Содержание к диссертации
Введение
1 Развитие электрических систем зажигания
1.1 Развитие малоискровых (с числом искр не более двух) электрических систем зажигания 10
1.2. Развитие многоискровых (с числом искр более двух) электрических систем зажигания 15
Выводы 77
2. Развитие автономных электрических пусковых систем
2.1. Становление проблемы автономного запуска поршневых двигателей и ее первоначальное решение посредством создания электрических пусковых систем инерционного действия 79
2.2. Развитие электрических пусковых систем прямого действия 86
2.3. Развитие электрических пусковых систем косвенного действия 93
Выводы 98
3. Развитие электрических систем автоматического регулирования
3.1. Становление проблемы автоматизации управления газотурбинным двигателем на его рабочих режимах. Создание первых образцов электрических систем автоматического регулирования 99
3.2. Первоначальные пути развития и методы совершенствования электрических систем автоматического регулирования 107
3.3. Развитие злектро-гидравлических (супервизорных) систем автоматического регулирования
3.4. Развитие "полностью электронных двухканальных систем автоматического регулирования 120
Выводы 139
4. Особенности и тенденции процесса развития электрооборудования авиадвигателей 141
4.1. Характерные противоречия процесса развития электрооборудования авиадвигателей 142
4.2. Периодизация развития и классификация электрооборудования авиадвигателей 156
Заключение 162
Литература и источники 166
- Развитие малоискровых (с числом искр не более двух) электрических систем зажигания
- Становление проблемы автономного запуска поршневых двигателей и ее первоначальное решение посредством создания электрических пусковых систем инерционного действия
- Становление проблемы автоматизации управления газотурбинным двигателем на его рабочих режимах. Создание первых образцов электрических систем автоматического регулирования
- Характерные противоречия процесса развития электрооборудования авиадвигателей
Развитие малоискровых (с числом искр не более двух) электрических систем зажигания
Достигнутый к началу XX в. уровень развития автомобильных
ДБС стал одной из основных предпосылок для их использования в качестве АД. В связи с этим автомобильные ЭСЗ стали первыми авиационными системами зажигания. К числу первых авиационных ЭСЗ с магнето Ш следует отнести системы зажигания, установленные на двигателях самолетов: австрийца Кресса в период I90I-I902 гг. [ІЗ, е.ЗГО] , американца Ленгли в октябре 1902 г. [43, с.310; 232, С.ХІХ] и американцев братьев Райт 17 декабря 1903 г. [ 232, с.ХУШ ] .
Спортивный интерес к авиации в первые годы ее развития с учетом возможности войны способствовал переходу в период 1908-1910 гг. авторитетных автомобильных фирм на серийный выпуск первых АД, использовавших различные типы автомобильных ЭСЗ (таблицаІ.І) [198, 0.579].
В целом довоенный уровень (до 1914 г.) совершенства первых АД был крайне низок. В те годы мало что было известно о выборе рациональной конструкции двигателя, его топливе, карбюрации, зажигании и т.д., поэтому работа этих АД была малонадежной. Неудивительно, что французские моторы, такие как: "Гном", "Антуаннет", "Анзани", "Сальмсон" и др., имевшие более совершенную конструкцию с точки зрения простоты обслуживания и ремонта и, соответственно, большую надежность в работе стали наиболее популярными.
Становление проблемы автономного запуска поршневых двигателей и ее первоначальное решение посредством создания электрических пусковых систем инерционного действия
Если в конце первого десятилетия XX в. ЭПС для автомобилей
представляли собой вполне совершенные пусковые устройства с точки зрения удовлетворения основным эксплуатационным требованиям по мощности, массе, габаритам, степени автоматизации, времени запуска и т.д. [199; 250] , то положение с решением вопроса электрозапуска поршневых двигателей (ЦД) было иным [ 130, с.47] .
В те годы запуск ЦЦ осуществлялся на аэродроме стартерами раз личного принципа действия, среди которых электростартеры составляли лишь незначительный процент [130, с.48; 140, с.15 ] . Однако опыт эксплуатации самолетов показывал, что именно для ЦЦ требовалось специальное - автономное пусковое устройство, которое могло бы обеспечить надежный и удобный запуск моторов в любых метеорологических условиях как при взлете самолета с аэродрома или вне его, так и в условиях полета.
Стремительный рост мощности ПД в начале 20-х гг. выявил острую потребность в разработке мощных, автоматически действующих автономных авиа стартеров [ 17, с.9; 114] . Автомобильные ЭПС в большинстве случаев для этой цели были непригодны, т.к. с повышением их пусковой мощности масса, габариты и количество потребляемой энергии этих пусковых устройств становились неприемлемыми для авиационного оборудования [іЗО, с.48 ] .
Несмотря на это, опыт по созданию автомобильных ЭПС все-таки был использован в США и Англии при разработке в начале 20-х гг. первых опытных образцов автономных ЭПС для маломощных ІЩ [ 140, с.15 J . Данные по испытанию и эксплуатации этих электростартеров, использующих прямой (неинерционный) принцип действия, впервые наглядно продемонстрировал многие преимущества автономного электрозапуска БД, по сравнению с другими способами. Однако, из-за низкой величины развиваемой мощности, эти стартеры широкого распространения в авиации не получили.
Основным толчком для интенсивного развития автономных ЭПС, на наш взгляд, послужил тот факт, что примерно с середины 20-х гг. в пусковых устройствах ПД нашел применение инерционный принцип действия [l76; 186; 226] . Использование в электростартерах оригинального метода аккумулирования кинетической энергии (посредством введения в конструкцию этих стартеров махового колеса небольших размеров и массы, раскручиваемого электромотором), сделано не только принципиально возможным создание мощных и легких автономных ЭПС, но и открыло большие перспективы их дальнейшего развития по пути полной механизации и автоматизации всего процесса запуска БД [Пб, с.93] .
В связи с этим в конце 20-х гг. американской фирмой Эклипс, а также по ее лицензии европейскими фирмами - Бош (Германия), Ма-релли (Италия) и Бритиш Томсон Хоустон (Англия) было начато массовое производство автономных ЭПС, имевших в своем составе электроинерционные стартеры f176; 186; 226 ] . Данные этих фирм по испытанию свидетельствовали о положительном решении проблемы автономного запуска БД в то время в пользу электростартеров [іЗО, с.82] .
Становление проблемы автоматизации управления газотурбинным двигателем на его рабочих режимах. Создание первых образцов электрических систем автоматического регулирования
Появление в послевоенные годы ГТД впервые выявило острую необходимость создания систем автоматического регулирования (САР), способных не только с высокой точностью и быстродействием одновременно управлять многими параметрами авиадвигателя, но и обеспечить получение оптимальных характеристик ГТД в широком диапазоне изменения условий полета самолета и при этом не допустить его работы вне зоны безопасных режимов.
В связи с этим, за рубежом, главным образом в США, Англии и Франции, в середине 40-х гг. были начаты работы по созданию САР различного принципа действия и конструкции, первоначально предназначенных для ТРД [п?] .
Уже к концу 40-х гг. в этих странах, особенно в США, был накоплен значительный опыт по выбору, расчету и проектированию
1 Под рабочими режимами двигателя понимаются режимы, используемые для управления полетом самолета. Рабочие режимы АД делятся на форсированный, максимальный (взлетный), номинальный, крейсерский, малого газа и др. Закон регулирования каждого из режимов продиктован требованиями получения заданных летно-технических характеристик самолета [l42, с.20] .
2 Под ЭСАР понимаются такие системы автоматического регулирования,в которых формирование управляющих сигналов по регулированию параметров двигателя производится электронным счетно-решающим устройством.
GAP, благодаря которому были уточнены многие технические требования на разработку этих систем Г188; 231J . При этом было также отмечено, что попытка удовлетворить сразу всем требованиям делала эти САР чрезвычайно сложными в изготовлении и доводке. Видимо поэтому при решении проблемы автоматизации управления работой ТРД в двух наиболее передовых в этом отношении странах США и Англии сложились две различные точки зрения.
Специалисты США считали, что операции управления авиадвигателя (АД) ДОЛЖНЫ быть полностью автоматизированы, а надежность работы автоматической аппаратуры следует обеспечить установкой дополнительной (аварийной)упрощенной системы управления. В Англии было распространено мнение, что системы управления АД должны быть максимально надежными, следовательно, наиболее простыми и с минимальным оснащением их автоматикой. При этом трудности управления АД при наличии простой САР должны компенсироваться большим искусством летчика [іГ7, с.4 ] .
Как отмечалось выше, английские специалисты являлись сторонниками применения простых, разомкнутых систем управления, изготовление которых было наиболее целесообразным с использованием механических и гидравлических устройств. Однако, вследствие имевшихся у них многих недостатков (например, отсутствовал точный учет влияния температуры воздуха на входе в АД и др.) не позволявших полностью использовать все возможности двигателя, эти САР широкого распространения в авиации не получили.
Характерные противоречия процесса развития электрооборудования авиадвигателей
Анализ процесса развития 30 АД показывает, что он протекает в порядке удовлетворения потребностей авиации в этом техническом средстве (рис.4.1). Быстрое совершенствование конструкции АД. сопровождавшееся ростом числа регулируемых параметров двигателя, требовало значительного увеличения количества операций, выполняемых пилотом. Однако его управляющие возможности были ограничены. Выходом из этого противоречия стало использование 30 АД с целью осуществления автоматизации управления отдельными режимами и процессами работы АД.
Важным обстоятельством для решения этой задачи в середине 40-х гг. стало применение в первых ГТД единого рычага управления двигателем (РУД), который посредством кинематической (жесткой) связи осуществил координированную перенастройку различных автоматических регуляторов (гидромеханических, электрических и др.) в зависимости от заданного режима работы АД» При этом все операции пилота были сведены к перемещению РУД, каждому положению которого соответствовали определенные значения регулируемых параметров двигателя и, соответственно, определенные режимы работы АД.
Изучением развития ЭО АД установлено существенное влияние прогресса элементной базы на совершенствование регулирующих возможностей этого технического средства. Действительно, увеличение числа регулируемых ЭО АД, параметров АД на основе использования старой элементной базы должно вызвать значительное усложнение этого технического средства как в количественном росте его элементов, схем и устройств, так и в конструктивном оформлении. В результате это привело бы к значительному увеличению массы оборудования и снижению надежности его работы. Однако этого не происходит, так как является недопустимым с точки зрения требований к авиационному оборудованию.
