Рпаа. Методические указания по изучению дисциплины автоматика управления авиационными двигателями для студентов
 Скачать 86 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА ФГБОУ ВО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» _______________________________________________________________________________________________________________________ Кафедра «Авиационной техники» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по изучению дисциплины АВТОМАТИКА УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ для студентов заочного обучения Санкт-Петербург20161 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Цель преподавания дисциплины Целями освоения дисциплины «Автоматика управления авиационными двигателями» являются освоение студентами: теоретических основ устройства систем автоматического управления (регулирования) авиационных газотурбинных силовых установок (АГТСУ), конструкции и работы систем автоматического управления двигателем и подачей топлива конкретных ГТД, а также приобретение практических навыков их эксплуатации и диагностики в объеме, необходимом для подготовки специалистов, осуществляющих техническую и летно-техническую эксплуатацию отечественной и зарубежной техники в гражданской авиации. 1.2. ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (необходимый комплекс знаний и умений) Для достижения поставленных целей в рамках дисциплины решаются следующие задачи: - ознакомление студентов с устройством систем автоматического управления (регулирования) авиационных газотурбинных силовых установок (АГТСУ) на примере их функциональных и принципиальных схем и соответствующих программ управления; - изучение конструкции агрегатов, входящих в состав систем автоматического управления (САУ) двигателем и подачей топлива; - изучение особенностей работы САУ двигателем и подачей топлива во всем диапазоне эксплуатационных (рабочих) режимов, высот и скоростей полета; - привитие навыков контроля работоспособности с помощью систем индикации и мониторинга; - обучение студентов методам проведения экспериментов, привитие навыков обобщения полученных результатов, культуры и точности в работе с лабораторным оборудованием, аппаратурой, измерительными приборами, вычислительной техникой и приобретение знаний по соблюдению мер и правил безопасности; - отработка навыков по практическому обслуживанию и эксплуатации САУ двигателем и подачей топлива; - формирование у студентов прочной теоретической базы, позволяющей авиационному специалисту принимать правильные и грамотные решения по диагностике, летной и технической эксплуатации авиационных силовых установок при условии обеспечения летной годности воздушных судов и безопасности полетов. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: знать: - назначение и состав систем автоматического управления (регулирования) авиационной газотурбинной силовой установки (АГТСУ); - какие системы и устройства силовых установок управляются с помощью автоматических систем (АС); - классификацию основных типов АС управления современных АГТСУ; - основные эксплуатационные режимы работы авиационных ГТД; - основные характеристики и программы управления САУ (САР) различных схем авиационных ГТД; - основные свойства ГТД, как объекта регулирования; - сорта применяемого топлива и его свойства; - устройство и принцип работы гидромеханических САУ двигателем и подачей топлива; - устройство и принцип работы полуэлектронных САУ двигателем и подачей; - устройство и принцип работы электронных САУ двигателем и подачей топлива типа «FADEC»; - какие параметры, характеризующие работу САУ, имеют индикацию в кабине пилотов; - какие возможные неисправности САУ имеют место при их эксплуатации; - методы и способы выявления отказов и неисправностей САУ в эксплуатации; уметь: - объяснить работу любой САУ двигателем и подачей топлива; - использовать информацию о работе САУ для анализа их работоспособности; - распознать причину отказа или неисправности САУ; - грамотно эксплуатировать и обеспечивать техническое обслуживание САУ; - контролировать работоспособность и выполнять диагностику САУ; - восстанавливать работоспособность САУ; владеть: - навыками технического обслуживания при эксплуатации САУ; - методами поиска, устранения отказов и неисправностей САУ. 1.3. Общие методические указания Каждому студенту рекомендуется вести конспект изучаемой по данной дисциплине литературы. Кроме самостоятельного изучения материала для студентов читаются в университете обзорные лекции; по основным вопросам курса проводятся практические занятия. В процессе самостоятельного изучения дисциплины студенты выполняют контрольную работу. Материал должен изучаться последовательно согласно данным методическим указаниям. Качество изучения проверяется умением правильно и полно отвечать на вопросы самоподготовки, представленные в конце данной темы. Ответы рекомендуется записывать в конспект по изучению данной дисциплины, который предъявляется при сдаче зачёта. Студенты могут получать от преподавателей письменную или устную консультацию по интересующим его вопросам данного курса. 1.4. Рекомендуемая литература а) основная литература: 1. Черкасов, Б.А. Автоматика и регулирование воздушно-реактивных двигателей. Москва: Машиностроение, 1988. - 360с. 2. Березлев, В.Ф. и др. Системы автоматического регулирования газотурбинных двигателей. Конспект лекций. - Киев: КНИГА, 1984. - 40с. б) дополнительная литература: 3. Гаевский, С.А. и др. Автоматика авиационных газотурбинных двигателей; под редакцией: проф. А.В. Штоды. - Москва: Военное издательство министерства обороны СССР, 1980. - 248с. 4. Кринецкий, И.И. Основы авиационной автоматики. - Москва: Машиностроение, 1983. - 404с. 5. Бесекерский, В.А. Лекции по теории автоматического регулирования. - Ленинград: ЛКВВИА им. А.Ф. Можайского, 1962. - 577с. 6. Минин, П.П. Автоматическое регулирование газотурбинных реактивных двигателей. ХВАИВУ, 1957г. - 322с. 7. Боднер, В.А, и др. Системы автоматического управления двигателями летательных аппаратов. Москва: Машиностроение, 1973г. - 248с. в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы: 1. Система поиска в сети Интернет www.google.com 2. Электронная библиотека www.wikipedia.org 3. Онлайн переводчик www.lingvo.ru 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1. Наименование и содержание разделов (тем) Раздел 1. Теоретические основы автоматического управления (регулирования) авиационных газотурбинных силовых установок (АГТСУ) Тема 1. Системы автоматического управления (регулирования) авиационных газотурбинных силовых установок (АГТСУ) Обоснование необходимости применения САУ (САР) для обеспечения надежного и эффективного управления АГТСУ. Краткие сведения об истории развития САУ. Определение САУ (САР) АГТСУ, состав, назначение, основные требования. Системы и устройства силовых установок, работа которых управляется с помощью автоматических систем. Классификация основных типов АС управления современных АГТСУ. Свойства САУ (САР). Тема 2. Управление авиационными ГТД Основные эксплуатационные режимы работы авиационных ГТД. Регулируемые параметры (РП) и регулирующие факторы (РФ) авиационных ГТД. Требования к регулируемым параметрам (РП). Программы регулирования ТРД, ТРДД, ТВД, ТВаД. Изменение различных параметров двигателей при изменении внешних условий (рн* и Tн*) для различных программ регулирования. Основные свойства ГТД, как объекта регулирования. Тема 3. Упрощенная схема системы управления двигателем и подачей топливом Вычислительная и измерительная части гидромеханического устройства (регулятора). Работа регулятора при изменении режима работы двигателя и изменении внешних условий (рн* и Tн*). Вопросы для самопроверки по разделу 1. Дайте определение и состав авиационной газотурбинной силовой установки (АГТСУ) в соответствии с ГОСТ 23851-79. 2. Обоснуйте необходимость применения САУ (САР) для обеспечения надежного и эффективного управления АГТСУ. 3. Сколько поколений в своем развитии насчитывает топливопитающая и топливорегулирующая аппаратура, охарактеризуйте каждое из них. 4. Охарактеризуйте ГТД (как объект управления) с точки зрения управления им. 5. Какие возмущающие воздействия действуют на ГТД, как объект управления? Охарактеризуйте каждое и них. 6. Дайте определение автоматической системе (АС) управления. Изобразите функциональную схему АС замкнутого типа. 7. Дайте определение системе автоматического регулирования (САР). В чем отличие САР от САУ? 8. Перечислите основные элементы САУ (САР), регулятора, датчика и сервомеханизма на примере функциональной схемы типовой САР. Дайте определение каждому из них и приведите их примеры. 9. Назначение и задачи, решаемые САУ (САР), предъявляемые к ним требования. 10. Перечислите системы и устройства силовых установок, работа которых управляется с помощью АС. Дайте определение САУ АГТСУ в соответствии с ГОСТ 23851-79. 11. Дайте классификацию основных типов АС управления, перечислите их типы и поясните каждый из них. 12. По каким признакам классифицируются режимы работы двигателя? Перечислите основные эксплуатационные режимы работы ГТД и охарактеризуйте каждый из них. 13. Дайте определение таких понятий, как управляемый (регулируемый) параметр, регулирующий фактор и программа управления (регулирования), перечислите основные из них. Назовите управляющие органы (УО) различных ГТД. 14. Требования к управляемым (регулируемым) параметрам. Каково количественное соотношение между числом управляемых параметров (УП), числом регулирующих факторов (РФ) и числом регуляторов? 15. Какие параметры называются ограничиваемыми? Перечислите основные ограничиваемые параметры и охарактеризуйте каждый из них. Раздел 2. Системы автоматического управления (регулирования) двигателем и подачей топлива Тема 4. Эволюция развития и основные задачи САУ (САР) двигателем и подачей топлива Эволюция развития САУ (САР) двигателем и подачей топлива. Основные задачи САУ (САР) двигателем и подачей топлива. Тема 5. Режимы работы самолетов коммерческих авиалиний Режимы работы ТРДД, сертифицированных в соответствии с EASACS-E и FAR33. Особенности режима МГ. Двигатели со слабой зависимостью тяги от внешних условий (рн* и Tн*). Тема 6. Программы управления (регулирования) САУ (САР) двигателем и подачей топлива Регулирование частоты вращения ротора высокого давления (N2). Регулирование частоты вращения ротора низкого давления (N1) и степени повышения давления в двигателе. Тема 7. Гидромеханические САУ (САР) двигателем и подачей топлива САУ (САР) двигателем и подачей топлива двигателей: АИ-25, CFM56-2, ТВ3-117. Тема 8. Полуэлектронные САУ (САР) двигателем и подачей топлива САУ (САР) двигателем и подачей топлива двигателей: ТРДД: SaM146, CFM56-3 (CF6-80C2) версии с РМС; ТВД…. Тема 9. Электронные САУ (САР) двигателем и подачей топлива типа «FADEC» Основные задачи САУ (САР) типа «FADEC». Устройство САУ (САР) типа «FADEC». Интерфейс «Самолет/Двигатель». САУ (САР) двигателем и подачей топлива конкретных двигателей: ТРДД: CFM56 (5B, 7B), RB211-535E4, V2500-A5, PW4000, Trent500, SaM146, ПС-90, Д-30; ТВД…. Направления развития в разработке систем «FADEC». Вопросы для самопроверки по разделу 1. Программа регулирования одновального (однокаскадного) одноконтурного турбореактивного двигателя (ТРД). 2. Программа регулирования двухвального (двухкаскадного) одноконтурного турбореактивного двигателя (ТРД). 3. Программа регулирования двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД). 4. Программа регулирования турбовинтового двигателя (ТВД). 5. Программа регулирования турбовального двигателя (ТВаД). 6. Покажите изменение основных регулируемых параметров (nн, ,nв ,Тг*) типичного двухвального одноконтурного ТР с нерегулируемым соплом при изменении внешних условий (числа М) для различных программ управления и объясните характер их изменений. 7. Дайте классификацию систем двигателя и их краткую характеристику. 8. Из каких систем и элементов состоит типовая топливная система (на примере принципиальной схемы двигателя CFM56-3)? 9. Топливная система типичного ТРД (на примере топливной системы двигателя CFM56-3). Краткая характеристика компонентов системы. 10. Основные задачи системы управления двигателем и подачей топлива. 11. Как в ТРДД с помощью топливодозирующего устройства (FCU) осуществляется регулирование частоты вращения ротора высокого давления (N2)? 12. Какой параметр двигателя использует система управления двигателем для регулирования тяги (в зависимости от фирмы производителя двигателя)? 13. Как осуществляется регулирование тяги двигателя гидромеханическими системами управления двигателем и подачей топлива (на примере двигателей CFM56-3 и CF6-80C2)? 14. Режимы работы двухконтурных двигателей самолетов коммерческих авиалиний. 15. И каких основных частей состоит упрощенная схема управления расходом топлива (гидромеханическое устройство). Состав вычислительной и измерительной части, их назначение и совместная работа по регулированию частоты вращения двигателя. 16. Работа регулятора подачи топлива при неизменных внешних условиях и изменяющемся положении РУД на примере простого топливодозирующего устройства (типа.FCU). 17. Система управления двигателем и подачей топлива CFM56-3. Состав системы, входные и выходные сигналы. Совместная работа гидромеханического блока (МЕС) и блока управления мощностью (РМС) по управлению тягой. 18. Какими вспомогательными системами двигателя управляет гидромеханический блок (регулятор подачи топлива)? происходить на примере одной из них. 19. Система управления двигателем и подачей тягой ТРДД CF6-80C2 (версия с РМС). Состав системы, входные и выходные сигналы. Назначение системы серво управления и перепускного клапана. Совместная работа гидромеханического блока (МЕС) и блока управления мощностью (РМС) по тяге 209. Назначение САУ FADEC , охарактеризуйте решаемые задачи. 21. Какое программное обеспечение используется в ЕЕС, за что отвечает каждое из них? Как осуществляется перепрограммирование ЕЕС? Какая информация хранится в заглушке входных данных? 22. Типы датчиков, используемых в составе САУ FADEC, какие параметры и сигналы измеряются, где они установлены? 23. Назначение, состав топливодозирующего устройства HMU (FCU). В чем отличие друг от друга устройств MEC, HMU, FCU, FMU? 24. Для чего нужен интерфейс «Самолет/ Двигатель», как он осуществляется на самолетах А320 и B737NG? 25. Для чего нужна система управления компрессором, и какие системы используются на ТРДД, их работа на неустойчивом режиме? 26. Для чего нужна система управления радиальными зазорами турбины и как она работает? 27. Система «FADEC» двигателя CFM56-5B. 28. Система «FADEC» двигателя V2500-A5. 29. Система «FADEC» двигателя TRENT500. 30. На каких зарубежных самолетах и вертолетах стоят авиадвигатели с САУ типа «FADEC» и чем они отличаются друг от друга? 31. Из каких основных элементов состоит типовое автоматическое управляющее устройство (регулятор)? Охарактеризуйте каждый элемент, как с точки конструкции и его работы в составе регулятора. 32. Покажите изменение основных параметров авиационных ГТД при изменении внешних условий для различных программ регулирования. 33. Что вы можете рассказать о сертифицированных режимах в определенных уровнях тяги, задаваемых пилотом? Дополнительные вопросы 1. Что называется объектом управления? 2. В чем разница между управляющими и возмущающими воздействиями? 3. Что называется регулятором? 4. Что называется «обратной связью»? 5. Какие параметры ГТД выбираются в качестве регулируемых? 6. Определение программы регулирования. 7. Что дает механизация компрессора? 8. Назначение перекрывного (пожарного) крана. 9. Зачем нужен ТМР и подогреватель сервотоплива? 10. Принцип работы датчика расхода топлива. 11. Назначение редукционного клапана. 12. Роль блока РМС в управлении тягой двигателя. 13. Чем ограничивается время разгона от малого газа до 95% максимальной взлетной тяги? 15. В чем главное отличие гидромеханических регуляторов расхода топлива FMU и HMU? 16. Какие датчики расположены в электронном регуляторе ЕЕС? 17. Какие входные сигналы получает блок ЕЕС от систем самолета? 18. Из каких модулей состоит типичный двухконтурный турбореактивный двигатель? 19. Обозначение сечений станций газо-воздушного тракта на примере ТРДД. 2.2. Перечень тем практических занятий ПЗ. Управление авиационными ГТД 2.3. Тема контрольных работ Студентам предлагается выполнить контрольную работу по следующим направлениям: 1. Системы автоматического управления (регулирования) АГТСУ различных СУ. 2. САУ (САР) двигателем и подачей топлива различных типов. |