Власна стійкість ВМД
Під власною стійкістю розуміється здатність двигуна після випадкового відхилення від заданого режиму з часом самостійно повертатися на цей режим при фіксованому положенні регулюючого органу (РО).
Основним фактором, що визначає цю властивість ВМД, є перебіг статичних характеристик залежностей моменту турбіни (Мт ) і моменту опорів компресора (Мк ) від частоти обертання ротора турбокомпресора (ТК), показаних на рис . 10.
Якщо поблизу заданої частоти обертання (nо ), що відповідає рівноважному режиму роботи двигуна (Мт =Мк ), ці характеристики протікають так, як показано на рис. 10а, двигун є стійким об'єктом і в принципі може стійко працювати без регулятора. Дійсно, при такому перебігу характеристик у разі відхилення частоти обертання (n ) від (nо ) на валу двигуна виникає надлишковий момент, що крутить (ΔМт ) такого знака, при якому з часом частота обертання ротора повертається до значення (nо ).
Мал. 10. Статичні характеристики ВМД
Якщо статичні характеристики протікають так, як показано на рис. 10б, двигун є нестійким об'єктом. При найменшому відхиленні частоти обертання від (nо ) двигун з часом буде все більше і більше уникати вихідного режиму. Частота обертання або безперервно зменшуватися, якщо спочатку (nnо ).
Перебіг статичних характеристик, своєю чергою, залежить від цього, як із зміні частоти обертання змінюється співвідношення між потрібної (GТпотр ) і розташовується (GТрасп ) подачами палива.
Підпотребною подачеюрозуміється така подача палива в двигун,яка необхідна підтримки в конкретних польотних умовах рівноважного режиму роботи двигуна на заданій частоті обертання.
Розташовується подачеюназивається подача палива, що визначається на заданому режимі положенням регулюючого органу. У паливних системах, де використовуються нерегульовані паливні насоси, роль регулюючого органу виконують перепускні клапани. Фіксоване положення такого клапана забезпечує сталість подачі палива двигун незалежно від частоти обертання ротора двигуна і продуктивності паливного насоса.
Типові характеристики (GТпор ) і (GТрасп ) по частоті обертання ротора двигуна з нерегульованим насосом зображені на рис. 11.
З характеристик видно, що на всіх режимах, розташованихправо від граничного витрати режиму (n3о ), двигун є стійким об'єктом. На цих режимах при випадковому відхиленні частоти обертання від заданого значення на величину (±Δn ) надлишкова подача палива (ΔGТ =GТпотр -GТрасп ) матиме знак, що сприятиме відновленню заданого режиму.
При збільшенні, наприклад, частоти обертання понад заданою (+Δn ), подача палива, що розташовується, в двигун стає недостатньою, тобто. (GТпор -GТрасп = − ΔGТ ).
Мал. 11. До дослідження стійкості ВМД за характеристиками потрібних і наявних подач палива
Це призводить до зниження температури газу перед турбіною і, як наслідок, до зменшення моменту турбіни, що обертає (МТ ). Одночасно з цим момент опору (МК ) зростає, внаслідок чого на роторі двигуна виникає негативний надлишковий момент «момент гальмування» (-ΔМТОРМ ). Очевидно, що при цьому частота обертанняротора почне зменшуватися, прагнучи вихідного значення.
При випадковому зниженні частоти обертання цих режимах, відповідно, подача палива в двигун стане надмірною і валу двигуна виникне позитивний надлишковий момент, що забезпечить відновлення частоти обертання до заданого значення.
На всіх режимах, розташованих на графікуліво від граничного режиму (n3о ), двигун є нестійким об'єктом, оскільки тут значення надмірної подачі палива при випадковому відхиленні частоти обертання сприяє виникненню моментів, що прагнуть збільшити це відхилення.
Слід також враховувати, що власна стійкість двигуна як об'єкта регулювання (ОР) залежить не тільки від режиму його роботи, а й від польотних умов. При збільшенні висоти польоту, наприклад, вона значно погіршується. Тому отримання задовільних динамічних характеристик САР з таким об'єктом регулювання є складне завдання і вимагає широкого застосування різноманітних стабілізуючих пристроїв.