Системы управления компрессором

Компрессоры коммерческих турбовентиляторных двигателей разработаны для оптимальной работы на расчетном режиме, чаще всего им является крейсерский режим работы двигателя. Для работы на режиме ниже крейсерского компрессорам необходима система, поддерживающая расход воздуха в пределах допусков и предотвращающая помпаж. Для обеспечения этого установлена система управления расходом воздуха компрессора. На типичном двухвальном двигателе, имеются следующие системы:

- система регулируемого клапана отбора воздуха (VBV – Variable Bleed Valve) или продувочная система на выходе из КНД;

- система поворотных лопаток статора (VSV – Variable Stator Vane) для КВД;

- клапаны отбора воздуха на определенных ступенях КВД.

В двигателях с гидромеханическим управлением эти системы управляются гидромеханическим блоком управления топливом или отдельным контроллером (на двигателях, управляемых FADEC, контроль осуществляет компьютер FADEC).

С уменьшением частоты вращения КНД ниже расчетного режима, осевая скорость потока воздуха также уменьшается. Это ведет к увеличению углов атаки лопаток ротора. Для предотвращения достижения лопатками критических углов атаки регулируемый клапан отбора воздуха открывается и сбрасывает часть воздуха из газового тракта на выход КНД. Поскольку сброс сжатого воздуха ведет к потере энергии, VBV открываются только на время, необходимое для сброса определенного количества воздуха из газового тракта.

Основным параметром расчета положения VBV является N₂. Существует прямая зависимость между частотой вращения N₂ и требуемым положением VBV. На двигателе CFM56-3 положением VBV управляет исполнительный механизм, который работает исходя из управляющего давления, которое поступает от MEC. Наличие обратной связи к MEC, показывает текущее положение клапанов.

Рис. 34. Схема управления открытием/закрытием клапанов отбора воздуха

Во время работы на низких частотах вращения, угол атаки лопаток ротора компрессора на передних ступенях увеличивается. Для сохранения оптимального угла атаки на всех рабочих частотах вращения КВД лопатки ВНА и статора первых ступеней сконструированы как поворотный направляющий аппарат. Управления поворотом лопаток статора, осуществляется гидравлическим исполнительным механизмом, с помощью управляющего давления, которое задается МЕС.

Также для устойчивой работы КВД используется перепуск воздуха из-за 5-ой ступени. Принцип работы открытия клапана аналогичен с принципом работы системы VBV.