Регулятор оборотов реверсивного воздушного винта

 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к устройствам управления оборотами воздушных винтов изменяемого шага. Целью изобретения является расширение диапазона работы регулятора путем обеспечения автономности настроек пружины тахометрического узла при работе основного и резервного контуров регулирования, а также при реверсировании. Для этого в конструкцию тахометрического узла введены дополнительно регулировочная шестерня 10 настройки резервного контура регулирования, поршень 7 реверса, размещенный внутри поршня 4 настройки, и упор 8 пружины 5 с резьбовым наконечником 14, зафиксированный от проворота в квадратном отверстии регулировочной шестерни 10. Над поршнем реверса образована полость 11, гидравлически связанная с устройством 6 реверсирования, а внутри поршня 7 реверса выполнено резьбовое отверстие, сопряженное с резьбовым наконечником 14 дополнительного упора 8 пружины 5. Поршень 4 настройки сверху снабжен пазом, в котором размещен плоский хвостовик 16 регулировочного винта 17 настройки максимальных оборотов основного контура регулирования, при этом шаг резьбы регулировочного винта 17 и резьбового наконечника 14 дополнительного упора 8 одинаков. Независимая настройка пружины 5 тахометрического золотника 2 при работе основного и резервного контуров регулирования, а также при реверсировании расширяет диапазон работы регулятора, повышает надежность реверса и эффективность его при применении реверса с режима работы двигателя, соответствующего примерно 0,7 номинала. 1 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к устройствам управления оборотов воздушных винтов изменяемого шага. В области авиационной техники имеются различные конструкции регуляторов оборотов воздушного винта, которые обеспечивают поддержание заданных оборотов воздушного винта и турбовинтового двигателя путем изменения шага воздушного винта. Известен регулятор оборотов воздушного винта, содержащий тахометр с грузами, золотники управления и гидроканалы связи элементов регулятора между собой. Недостаток указанного регулятора оборотов воздушного винта состоит в том, что он не обеспечивает расширения диапазона работы регулятора и характеристик системы регулирования. Известен также регулятор оборотов воздушного винта, содержащий тахометрический узел с подпружиненным управляющим золотником, клапаны управления и гидроклапаны связи. Недостаток этого регулятора оборотов состоит в том, что он также не обеспечивает возможности использования различных настроек пружины тахометрического узла и независимость его настройки при работе регулятора на различных режимах. Выбранный в качестве прототипа регулятор оборотов реверсивного воздушного винта содержит электрогидропреобразователь основного контура регулирования и тахометрический золотник реверсивного контура регулирования, электромагнитный клапан включения электрогидропребразователя, поршень настройки тахометрического золотника, устройство реверсирования и гидроканалы связи. Недостатками указанного регулятора оборотов реверсивного воздушного винта являются: перезатяжка пружины тахометра при выполнении регулятором функции регулирования (ограничения) максимальной частоты вращения, а также при вводе лопастей воздушного винта в реверс осуществляется одним и тем же поршнем перестройки пружины. Использование единого конструктивного элемента (поршня) для различных функций работы регулятора не позволяет в эксплуатации реализовать принцип автономности (независимости) настроек пружины; использование при реверсировании перезатяжки пружины тахометра, выбранный из условия обеспечения работы на максимальной частоте вращения, снижает надежность реверса из-за отсутствия "глубокой" перестройки пружины тахометра, необходимой для гарантированного выключения центробежного механизма регулятора; отсутствие "глубокой" перестройки пружины тахометра при реверсировании не позволяет применять на самолетах укороченного взлета и посадки реверс с режимов положительной тяги (0,7) из-за раскрутки воздушного винта выше равновесного режима (при переходе лопастей через нулевые углы установки) и опасности уменьшения (или полного прекращения) скорости реверсирования лопастей. Цель изобретения расширение диапазона пружины тахометрического узла при работе основного (электронного) и резервного (гидромеханического) контуров регулирования, а также при реверсировании. Указанная цель достигается тем, что в регуляторе оборотов реверсивного воздушного винта, содержащем электрогидропреобразователь основного контура регулирования и тахометрический узел резервного контура регулирования, электромагнитный клапан включения электрогидропреобразователя, поршень настройки пружины тахометрического узла, устройство реверсирования и гидроканалы связи, в конструкцию тахометрического узла введены поршень реверса, расположенный внутри поршня настройки, и упор пружины, зафиксированный от поворота в квадратном отверстии регулировочной шестерни настройки оборотов резервного контура регулирования, причем над поршнем реверса образована полость, связанная гидроканалом с устройством реверсирования, а внутри поршня реверса выполнено резьбовое отверстие, сопряженное с резьбовым наконечником дополнительного упора пружины, при этом поршень настройки пружины тахометрического узла в верхней части снабжен пазом с размещенным внутри него плоским хвостовиком регулировочного винта настройки максимальных оборотов основного контура регулирования, причем шаг резьбы регулировочного винта максимальных оборотов и резьбового наконечника дополнительного упора выполнен одинаковым. На чертеже представлена схема заявляемого регулятора оборотов реверсивного воздушного винта. Регулятор оборотов реверсивного воздушного винта содержит электрогидропреобразователь 1 основного контура регулирования в тахометрический узел 2 резервного контура регулирования, электромагнитный клапан 3 включения электрогидропреобразователя 1, поршень 4 настройки пружины 5 тахометрического узла, устройство 6 реверсирования и гидроканалы связи. В конструкцию тахометрического узла 2 введен поршень 7 реверса, расположенный внутри поршня 4 настройки, и упор 8 пружины 5, зафиксированный от поворота в квадратном отверстии 9 регулировочной шестерни 10 настройки оборотов резервного контура регулирования, причем над поршнем 7 реверса образована полость 11, связанная гидроканалом 12 с устройством 6 реверсирования, а внутри поршня 7 реверса выполнено резьбовое отверстие 13, сопряженное с резьбовым наконечником 14 упора 8 пружины 5, при этом поршень 4 настройки пружины 5 тахометрического узла в верхней части снабжен пазом 15 с размещенным внутри него плоским хвостовиком 16 регулировочного винта 17 настройки максимальных оборотов основного контура регулирования, причем шаг резьбы регулировочного винта 17 максимальных оборотов и резьбового наконечника 14 упора 8 выполнен одинаковым. Кроме того, на схеме обозначены штифт 18, канал 19, распределительный золотник 20, канал 21, канал 22 настройки регулятора и канал 23. Работа регулятора оборотов реверсивного воздушного винта происходит следующим образом. Интеграция системы автоматического управления (САУ) воздушного винта (ВВ) с электронными бортовыми системами самолета и двигателем в решении комплекса навигационных задач и повышения экономичности силовой установки путем выбора оптимальной для данного режима полета частоты вращения ВВ предопределила развитие электронных САУ и их назначение как основного контура регулирования. Повышение надежности САУ с электронной системой на практике привело к необходимости резервирования ее работы гидромеханической системой регулирования (резервный контур регулирования), имеющей более высокие показатели безотказности по отношению к электронной САУ. На чертеже показано управление шагом ВВ, выполняемое основным (электронным) и резервным (гидромеханическим) контурами регулирования. В соответствии с известными решениями при работе основного контура по поддержанию заданной частоты вращения ВВ резервный регулятор оборотов работает (дежурит) как ограничитель максимальной частоты вращения ВВ. Электрогидропреобразователь 1 основного контура регулирования выполняет преобразование электрических сигналов от электронного регулятора (на чертеже не показан) к исполнительному электромеханизму, например шаговому электродвигателю, в гидравлические путем поворота гидрораспределительного золотника. От него масло поступает по каналу 21 к нижней выточке распределительного золотника 20. Резервный контур регулирования состоит из тахометрического узла с регулирующим золотником 2 и пружиной 5. Масло от регулирующего буртика золотника поступает также к распределительному золотнику 20 к его верхней проточке. Поступление масла, регулируемое давлением от электрогидропреобразователя 1 или от тахометрического золотника 2, в канал 19 на управление шагом ВВ зависит от положения распределительного золотника 20. При верхнем положении золотника 20, как показано на чертеже, управление ВВ осуществляется от тахометрического золотника 2 резервного контура. При управлении от основного контура регулирования одновременно с поступлением управляющих электросигналов к исполнительному механизму электрогидропреобразователя 1 подается электрический сигнал в виде напряжения постоянного тока к электромагнитному клапану 3, что приводит к подаче масла высокого давления в канал 22 и к торцу распределительного золотника 20. Под действием высокого давления золотник 20 перемещается в нижнее положение и обеспечивает соединение каналов 21 и 19, т.е. управление ВВ осуществляется от электрогидропреобразователя 1 основного контура. Когда управление ВВ происходит от основного контура, резервный контур управления работает в режиме ограничителя максимальной частоты вращения ВВ. Выполняется это следующим образом: масло высокого давления по каналу 22 поступает к поршню 4 настройки пружины, перемещает его вниз и через упор 8 воздействует на пружину 5 тахометрического золотника. Увеличение затяжки пружины 5 приводит к перенастройке тахометрического золотника 2 с регулируемой частоты резервного контура на частоту ограничения максимальных оборотов ВВ. В случае роста частоты вращения ВВ (при отказе, например, электрогидропреобразователя) до максимальной тахометрический золотник 2 по каналу 23 подает масло высокого давления в пружинную полость распределительного золотника 20 и перемещает его принудительно вверх, обеспечивая тем самым поступление масла высокого давления в канал 19 на увеличение шага лопастей и предотвращение раскрутки ВВ. Переход с основного на резервный контур регулирования может осуществляться непосредственно в полете, если по принудительной (или автоматической) команде снять электропитание с электромагнитного клапана 3. При этом поршень 4 и золотник 20 перемещаются в верхнее положение, как показано на чертеже. Необходимость в дополнительной затяжке пружины 5 возникает только при резервировании ВВ с целью обеспечения беспрепятственного вытеснения масла на слив из втулки ВВ через тахометрический золотник 2. В известных конструкциях для этого используется перезатяжка пружины поршнем, который одновременно выполняет функцию перестройки регулятора с заданной крейсерской частоты на максимальную (взлетную). Использование одного конструктивного элемента (поршня перезатяжки) для двух режимов одновременно делает указанные режимы взаимозависимыми и ограничивает возможности применения, например, режима реверса при выбранной величине перестройки регулятора на максимальную частоту. Рассматриваемое техническое решение позволяет иметь в конструкции регулятора оборотов три независимые настройки частоты вращения для режимов работы на гидромеханическом (резервном) контуре, электронном (основном) контуре, реверсировании с резервным контуром. При работе на гидромеханическом контуре регулирования настройка пружины регулятора оборотов определяется положением упора 8, который имеет в верхней части резьбовой наконечник 14, а в средней части в сечении квадрат. Упор 8 расположен в квадратном отверстии 9 регулировочной шестерни 10. Вращение регулировочной шестерни приводит во вращение упор 8 с резьбой 14, что вызывает его линейные (поступательные) перемещения и изменение затяжки пружины 5. При работе регулятора оборотов на основном контуре регулирования, как отмечалось выше, поршень 4 под действием давления масла, создаваемого электромагнитным клапаном 3, перемещается в нижнее положение и через упор 8 воздействует на изменение затяжки пружины 5. Чем больше линейные перемещения поршня 4, тем значительнее перестройка регулятора оборотов на ограничение максимальной частоты вращения. Исходное положение поршня 4 регулируется винтом 17 при отсутствии над поршнем давления масла. При этом предлагаемое конструктивное решение настройки пружины 5 тахометрического золотника исключает взаимное влияние настроек регулятора на максимальную частоту работы на резервном контуре регулирования. С этой целью регулировочный винт 17 содержит плоский хвостовик 16, входящий в паз 15 на поршне 4. При вращении регулировочный винт 17 передает вращение поршня 4 и вместе с ним совершает линейное перемещение. Вращательные движения поршня 4 передаются поршню 7 благодаря наличию между ними штифта 18. Поршень 7, как известно, содержит резьбовое отверстие, взаимодействующее с резьбовым наконечником 14 упора 8. Благодаря тому, что шаг резьбы наконечника 14 и шаг резьбы винта 17 взяты одинаковыми, вращение поршней 4 и 7 приводит к "наворачиванию" их (с одинаковым линейным перемещением) на резьбовой наконечник 14, который в этот момент зафиксирован от поворота в квадратном отверстии 9 регулировочной шестерни 10. В результате упор 8 остается неподвижным, а значит и выполненная ранее настройка крейсерской частоты не изменяется. В то же время линейное (поступательное) перемещение поршня 4 при настройке максимальной частоты изменяет его исходное положение и величину перемещения на изменение затяжки пружины при поступлении давления масла в полость над поршнем 4. Чтобы сделать перезатяжку пружины 5 на режиме реверса более "глубокой" и не зависимой от настройки на максимальную частоту, поршень 7, расположенный внутри поршня 4, имеет возможность совершать поступательные перемещения вниз на дополнительную необходимую величину под действием давления масла, поступающего в полость 11 из гидроканала 12 от устройства 6 реверсирования. При этом величина перемещения поршня 7 в поршне 4 выбирается из расчета перезатяжки пружины 5 тахометрического золотника на заведомо большую величину, например 116-120% которая находится за пределами границы срабатывания защитного устройства.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ РЕВЕРСИВНОГО ВОЗДУШНОГО ВИНТА, содержащий электрогидропреобразователь основного контура регулирования и тахометрический узел с золотником резервного контура регулирования, электромагнитный клапан включения электрогидропреобразователя, поршень настройки пружины тахометрического золотника с регулировочным винтом, устройство реверсирования и гидроканалы связи, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона работы регулятора путем обеспечения автономности настроек пружины тахометрического узла при работе основного и резервного контуров регулирования, а также при реверсировании, в конструкцию тахометрического узла введены дополнительно регулировочная шестерня настройки резервного контура регулирования, поршень реверса размещенный внутри поршня настройки и упор пружины с резьбовым наконечником, зафиксированным от поворота в квадратном отверстии регулировочной шестерни, причем над поршнем реверса образована полость, гидравлически связанная с устройством реверсирования, а внутри поршня реверса выполнено резьбовое отверстие, сопряженное с резьбовым наконечником дополнительного упора пружины, при этом поршень настройки пружины тахометрического золотника сверху снабжен пазом с размещенным внутри него плоским хвостовиком регулировочного винта настройки максимальных оборотов основного контура регулирования, причем шаг резьбы регулированного винта максимальных оборотов и резьбового наконечника дополнительного упора выполнен одинаковым.

РИСУНКИ

Рисунок 1