Что такое двухкаскадный двигатель

Что такое двухкаскадный двигатель

15. Каскады предварительного усиления

При существующих сейчас источниках сигналов средняя чувствительность высококачественного усилителя должна лежать в пределах 50-200 мв.

Между входными гнездами и сеткой первой лампы находятся корректирующие цепи, в которых сигнал ослабляется минимум вдвое (на 6 дб) на самом чувствительном входе. В тонкомпенсированном регуляторе громкости минимальное ослабление сигнала составляет еще 6 дб. Регуляторы тембра, обеспечивающие глубину регулировал ±20 дб, обычно ослабляют сигнал еще на 30-40 дб. При наличии во входных цепях катодных повторителей потери сигнала возрастают еще на 3-6 дб. Итак, общее затухание сигнала составляет 45-58 дб.

Величина напряжения сигнала на сетках ламп оконечного каскада составляет в среднем 10-20 в. Отношение этой величины к входному напряжению сигнала составляет 10/50 · 10 -3 = 200 (46 дб).

Итак, усиление предварительных каскадов с учетом затухания сигнала и необходимого напряжения на сетках ламп оконечного каскада должно иметь величину порядка 90-100 дб. Иначе говоря, коэффициент усиления предварительных каскадов должен быть равен примерно 10 5 . Это довольно значительная для низкочастотного усилителя величина.

Если коэффициент усиления по напряжению каждого из усилительных каскадов равен примерно 10, то, очевидно, число каскадов должно быть равно 5. При коэффициенте усиления каждого каскада порядка 100 общее количество каскадов будет равно 3 (с некоторым запасом). Поскольку коэффициент усиления, равный 10 на каждый каскад, обеспечивает практически любой современный низкочастотный ламповый триод, а коэффициент усиления 100 на каскад является предельным даже для хороших НЧ пентодов, то можно утверждать, что для ламповых усилителей число каскадов предварительного усиления должно лежать в пределах от трех до пяти. Для транзисторных усилителей коэффициент усиления одного каскада редко превышает 10, поэтому нужно считать нормальным в таких усилителях число каскадов усиления напряжения от 5 до 8.

Разумеется, в отдельных случаях возможны отклонения от приведенных расчетов в обе стороны, но, как показывает практика, не столь существенные, чтобы число каскадов усилителя вышло за указанные пределы.

Итак, ламповые схемы. Сколько же каскадов делать: 3 или 5? Первым, разумеется, напрашивается ответ «3». Однако не будем торопиться. Три каскада — это значит минимальный коэффициент усиления каскада

Заметим, что это не μ лампы, а коэффициент усиления каскада, который редко превышает 50% от μ лампы. Следовательно, триоды отпадают. Значит, будет три каскада на пентодах или, в крайнем случае, два на пентодах и один на триоде. Последняя схема, не имеющая никакого запаса по усилению, не позволяет использовать в схеме отрицательную обратную связь, т. е. практически непригодна для Hi-Fi — усилителей, ибо без отрицательной обратной связи немыслимо снизить коэффициент нелинейных искажений и расширить частотный диапазон до требуемых величин.

Три каскада на пентодах могут позволить ввести отрицательную обратную связь, но тогда на пентоде оказывается собран и первый, входной каскад, а в этом случае, как показывает опыт, практически невозможно добиться полного отсутствия микрофонного эффекта и уровня фона ниже — 60 дб.

Другая крайность — пять каскадов на триодах — всегда обеспечивает нужный коэффициент усиления даже на самых плохих лампах, однако, применяя лампы со средним коэффициентом усиления порядка 20-50, без труда удается получить требуемый коэффициент усиления с достаточным запасом при четырех триодах (т. е. на двух сдвоенных лампах). Такая схема и является наиболее распространенной.

Правда, многие зарубежные фирмы выпускают специально разработанный пентод для входного каскада с малым уровнем собственных шумов и не склонный к микрофонному эффекту (EF-184, EF-804 и др.). Применяя такой пентод и последующие триоды с большим μ (90-120) по типу ЕСС-83, удается получить нужный коэффициент усиления на трех каскадах по системе пентод — триод — триод но во-первых, такая система требует применения специальных ламп, а во-вторых — очень высокого качества трансформаторной стали, высокочувствительных оконечных ламп (6-8 в возбуждения) и т. д. Поэтому такая схема для наших радиолюбителей пока не подходит.

До сих пор мы обходили молчанием вопрос о фазоинверторах. Если фазоинвертор собран по схеме, в которой каждое плечо является одновременно и усилителем (например, по схеме рис. 24), то коэффициент усиления этого плеча учитывается в общем усилении тракта. Напоминаем, что учитывать нужно усиление только одного плеча, так как второе плечо инвертора является лишь согласователем для второго плеча двухтактного оконечного каскада и не входит в общий усилительный тракт.

Рис. 24. Фазоинвертор с коэффициентом передачи больше единицы. а — на лампе 6Н2П; б — на транзисторах МП39

Если же фазоинвертор собран по схеме симметричного катодного повторителя (рис. 25), то его коэффициент усиления всегда меньше единицы, поэтому такой каскад не только не является усилительным каскадом, но еще требует дополнительного увеличения общего усиления на 4-6 дб.

Рис. 25. Фазоинверторы с коэффициентом передачи меньше единицы. а — на одном ламповом триоде; б — на транзисторах разной проводимости

Методика выбора коэффициента усиления для усилителя на транзисторах совершенно та же.

Теперь конкретно о самих схемах каскадов предварительного усиления (КПУ). Это — простейшие резистивные усилители без каких-либо схемных особенностей. Типичным для всех каскадов, как на триодах, так и на пентодах, являются уменьшенные в 2-5 раз по сравнению с оптимальными расчетными величинами анодных (коллекторных) нагрузок для расширения полосы пропускания в сторону более высоких частот, увеличенные до 0,1-0,25 мкф переходные конденсаторы и до 1-1,5 Мом резисторы утечки сетки для снижения спада частотной характеристики на низких частотах, применение отрицательной обратной связи по току во всех каскадах, кроме того, на котором собран блок регулировок частотной характеристики.

Что касается самих усилительных элементов, то за последние годы появилось множество различных новых типов ламп и транзисторов с отличными параметрами. Так, величина 5 у маломощных ламп стала равна 30-50 ма/в против привычных значений 3-10 ма/в, в связи с чем резко возросла чувствительность ламп. Подсчеты показывают, что теоретически все предварительное усиление можно получить даже на двух каскадах с такими лампами.

Однако мы считаем полезным предостеречь любителей от поспешности в выборе таких ламп или транзисторов. И дело здесь не в консерватизме, а в том, что увеличение, скажем, крутизны ламп достигается резким уменьшением зазора между управляющей сеткой и катодом, что значительно повышает склонность лампы к появлению термотоков и вытекающих из этого огромных нелинейных искажений. Немаловажны также большая стоимость и меньшая долговечность таких ламп.

Можно утверждать, что такие проверенные многолетней практикой лампы как 6Н1П, 6Н2П, 6НЗП, 6Н4П, 6Ж1П, 6Ж5П и транзисторы «устаревшей» серии П13-П16 или МП39-МП41 вполне годятся для предварительных каскадов даже самых лучших, самых современных усилителей. В заключение приведем несколько схем КПУ на лампах и транзисторах «старых» и «новых» типов в их обычных режимах использования (рис. 26 и 27).

Рис. 26. Каскады предварительного усиления на лампах. а — двухкаскадный усилитель с междукаскадной внутренней обратной связью; б — каскад с линеаризирующей обратной связью в цепи защитной сетки

Рис. 27. Каскады предварительного усиления на транзисторах. а — широкополосный каскад на одном транзисторе; б — двухкаскадный усилитель с гальванической связью и внутренней междукаскадной обратной связью

Что такое двухкаскадный двигатель

В период с 1951 по 1965 г. наша авиационная промышленность работала очень интенсивно и плодотворно. К концу Великой Отечественной войны у нас в стране не было ни одного «летающего» реактивного двигателя. Но уже к 1960 г. наши авиационные двигатели достигли зарубежного уровня, а двигатели, установленные на военных машинах, даже превосходили его. Такому успеху в большой степени способствовала структура авиационного двигателестроения СССР. Она начала складываться в середине 1930-х гг., когда при серийных заводах для конструкторского сопровождения, в основном лицензионных двигателей, стали создаваться конструкторские бюро. Но КБ оставались подразделениями серийных заводов.

Завод ╧ 300 — «Союз» (Москва). В конце 1940 г. Александр Микулин, Владимир Климов и Сергей Туманский — наши выдающиеся авиационные конструкторы — обратились с письмом к Сталину с обоснованием необходимости выделения ОКБ, созданных при серийных заводах, в самостоятельные структуры -отдельные заводы. Сталин положительно отнесся к этому предложению, но начавшаяся война и связанное с ней перебазирование промышленности на восток задержали выполнение этого решения. Наиболее настойчивым оказался Александр Александрович Микулин. В конце 1942 г. он добился передачи ему почти пустых корпусов бывшего завода «Оргавиапром». На их базе Микулин создал завод ╧ 300, которому была поручена разработка новых авиационных двигателей. Позднее завод получил название «Союз». Руководителем завода и его главным (вспоследствии генеральным) конструктором назначили А.А. Микулина. Заместителями главного конструктора стали Сергей Константинович Туманский и Борис Сергеевич Стечкин. Несмотря на тяжелое время за короткий срок было налажено производство, создана экспериментальная база, нашлось помещение для конструкторского бюро.

К началу 1950 г. работы над первыми газотурбинными двигателями АМТКРД-01 и АМРД-02 успешно завершились и завод начал работу над самым мощным (по тем временам) в мире двигателем АМ-03 (АМ-3). Тогда же Микулин выдвинул идею создания маленькой «тройки» — двигателя АМ-5, выполненного по правилам теории подобия; «пятерка» была в четыре раза меньше АМ-3. В 1954 г. был создан первый двигатель с форсажной камерой АМ-5Ф тягой на форсированном режиме 27 000 кгс, а на максимальном — 21 500 кгс. Характерной особенностью следующего двигателя — АМ-9 — была установка (впервые) на компрессор первой «нулевой» сверхзвуковой ступени. Последней работой, выполненной под руководством Микулина, стал первый отечественный двухкаскадный двигатель AM-11 (переименованный позже в Р-11) с сверхзвуковым компрессором. Максимальная тяга двигателя составляла 3750 кгс. В январе 1955 г. Микулина освобождают от работы на заводе и на его место назначают С.К. Туманского. В 1956 г. на заводе начались испытания двигателя Р-15-300 с тягой на форсированном режиме 10 150 кгс, а на максимальном — 6860 кгс. Он послужил прототипом двигателя Р-15Б-300. В ОКБ на базе Р-11-300 был создан первый советский подъемно-маршевый двигатель Р-27-300 с максимальной тягой 5300 кгс для опытного СВВП Як-36.

Серийное производство и дальнейшая модификация двигателей требовали больших сил, и было принято решение — на серийных заводах создать свои КБ.

Завод ╧ 500 — ТМКБ «Союз» (Москва). Первым заводом, куда были переданы двигатели: сначала АМ-5, а потом Р-11-300 (АМ-11), — был тушинский завод ╧ 500 (ныне им. В.В. Чернышева). Там было создано КБ, которое вначале занималось внедрением в серийное производство двигателя РД-500 (аналог английского двигателя «Дервент-V»), а потом двигателя АМ-5. В 1959 г. главным конструктором ОКБ-500 (ТМКБ) становится Николай Георгиевич Мецхваришвили. Его первым заместителем был Константин Рубенович Хачатуров, возглавивший ОКБ с 1965 г. В ОКБ-500 были созданы основные модификации двигателя Р-11-300, в том числе и Р-21-300 тягой на форсированном режиме 7200 кгс, а на максимальном — 4700 кгс.

Завод ╧ 26 — УМКБ «Союз» (г. Уфа). На завод ╧ 26 в Уфу с готовым для внедрения в серию двигателем АМ-9 (впоследствии переименован в РД-9) был направлен заместитель Туманского -Виталий Николаевич Сорокин. До него на заводе в ОКБ работали главными конструкторами В.Я. Климов и Н.Д. Кузнецов. В конце 1940-х гг. они занимались доводкой двигателя РД-10 (прототип — трофейный немецкий Юмо-004В-1). С 1962 г. главным конструктором ОКБ — УМКБ «Союз» стал Сергей Алексеевич Гаврилов. Под его руководством создавались Р-13-300, Р-25-300 и другие модификации двигателя Р-11-300.

ОКБ завода ╧ 16 (г. Казань). На заводе ╧ 16 в Казани, куда передали для внедрения в серию двигатель АМ-3, в 1954 г. было организовано ОКБ, которое возглавил заместитель Микулина -Прокопий Филиппович Зубец. В начале ОКБ-16 занималось разработкой модификаций двигателя АМ-3. В частности, его наиболее удачная модификация — двигатель РД-ЗМ послужил основой для серийного производства двигателей РД-ЗМ-500 и РД-ЗМ-500А (цифра 500 обозначает ресурс двигателя в часах). В середине 1960-х гг. П.Ф. Зубец сконструировал совершенно новые двигатели «16-15» (РД-ЗП) и «16-17». Двигатель «16-17» создавался для сверхзвукового стратегического бомбардировщика Мясищева. Он имел максимальную тягу 18 500 кгс, но до закрытия темы по самолету двигатель не успели довести и его постигла та же учесть, что и самолет Мясищева. В дальнейшем ОКБ занималось перспективными направлениями двигателестроения и отошло от газотурбинной тематики.

Завод ╧ 165 -«Сатурн» (Москва). В 1945 г. Московский завод опытного моторостроения ╧ 165 возглавил А.М. Люлька. Все двигатели марки «АЛ» созданы на заводе ╧ 165, впоследствии получившем название «Сатурн». Ориентация ОКБ — двигатели для военных самолетов различного назначения. Первый советский турбореактивный двигатель ТР-1 прошел государственные испытания в феврале 1947 г. За ним появились ТР-3 и АЛ-5 (ТР-ЗА). Двигатель третьего поколения — АЛ-7 (его характерная особенность — высоконапорный компрессор со сверхзвуковой ступенью) — прошел государственные испытания в августе 1955 г. Двигатель АЛ-7Ф в различных модификациях серийно выпускался в 1960-1974 гг.

После смерти А.М. Люлька заводу ╧ 165 присвоили его имя. Сегодня его чаще называют ОКБ «А. Люлька-Сатурн». Деятельность ОКБ «А. Люлька-Сатурн» неразрывно связана с машиностроительным КБ «Гранит», образованным в 1948 г. для внедрения в серийное производство двигателя РД-45 (аналог английского двигателя «Нин-1») на Московском моторном заводе ╧ 45 (в настоящее время «Салют»). Там под руководством В.Я. Климова и Н.Г. Мецхваришвили были внедрены в серийное производство двигатели ВК-1, ВК-1Ф. После этого машиностроительное КБ стало в основном специализироваться на доводке и внедрении в серийное производство ТРД, разработанных в ОКБ А.М. Люлька (АЛ-7 и др.). Главным конструктором ОКБ-45 с 1957 г. был сподвижник и первый заместитель A.M. Люлька -Эдуард Эдуардович Лусс.

ОКБ завода ╧ 45 (Москва) и завода ╧ 117 им. В.Я. Климова (Ленинград). ОКБ под руководством Владимира Яковлевича Климова организовано в 1935 г. в Рыбинске на моторном заводе ╧ 26 для внедрения в серийное производство лицензионного двигателя «Испано-Сюиза-12», получившего наименование М-100.

В начале войны ОКБ и завод эвакуировали в Уфу. Там они выпускали поршневые двигатели, разрабатываемые под руководством В.Я. Климова (ВК-105, ВК-107 и др.). С 1945 г. ОКБ занимается внедрением в серийное производство двигателя РД-10. В 1946 г. Климов возглавил ОКБ, созданное на базе ленинградского завода ╧ 117. В 1947-1956 гг. одновременно с ленинградским ОКБ Владимир Яковлевич руководил ОКБ-45 в Москве при заводе ╧ 45, где осваивался двигатель РД-45. На его базе шли работы по созданию более мощного двигателя ВК-1, который в 1949 г. прошел государственные испытания. Двигатель ВК-1 стал первым в СССР крупносерийным турбореактивным двигателем (выпущено примерно 20 000). В 1952 г. под руководством Климова разрабатывается первый отечественный ТРДДФ (двухконтурный форсажный) ВК-3. В середине 1950-х гг. созданы двигатели ВК-5 и ВК-7 для опытных самолетов ОКБ А.И. Микояна — последние двигатели В.Я. Климова. В 1959 г. начались работы над ТВД — вертолетным двигателем со свободной турбиной-ТВ2-117 (цифра 117-номер завода), а затем над ГТД-350, С 1962 г. ОКБ возглавлял Сергей Петрович Изотов — ученик и первый заместитель В.Я. Климова.

Завод ╧ 36 (г. Рыбинск). В 1939 г. в стенах Московского авиационного института решением правительства было создано КБ. Его главной задачей являлось создание сверхмощного для того времени двигателя мощностью 2500 л.с., которому присвоили шифр М-250. Коллектив КБ сформировали из студентов и профессорско-преподавательского состава института. Руководителем проекта назначили заведующего кафедрой конструкции авиадвигателей Глеба Семеновича Скубачевского, его заместителем — Владимира Алексеевича Добрынина, ранее работавшего заместителем Микулина. Война не позволила закончить работу над М-250. Коллектив КБ был сначала эвакуирован в Воронеж, потом в Уфу, а в 1943 г. переведен на постоянное жительство на завод ╧ 36 в Рыбинск. Вскоре главным конструктором ОКБ был назначен В.А. Добрынин. В начале 1949 г. ОКБ поручают создать комбинированный двигатель М-253К, более известный под шифром ВД-4К. Он был лучшим в мире по удельным параметрам. Двигатель ВД-4К стал высшим достижением в поршневом авиадвигателестроении. Его максимальная мощность составляла 4300 э.л.с. С 1952 г. ОКБ начало работать над ТРД. До 1965 г. были запущены в серийное производство ВД-7Б (серия 1955-1967 гг.), ВД-7М (РД-7М, серия 1959-1965 гг.), ВД-7М-2 (РД-7М-2, серия 1965-1976 гг.).

С 1960 г. главным конструктором Рыбинского КБ моторостроения (РКБМ) становится Петр Алексеевич Колесов.

Завод ╧ 2 — КНПО «Труд» (г. Куйбышев). В 1946 г. недалеко от Куйбышева, в поселке Управленческий, был создан завод ╧ 2 МАП. В ноябре туда доставили немецких специалистов по газотурбинным двигателям, ранее работавших на фирмах «Юнкере» и БМВ. Они привезли с собой различные разработки двигателей в разной степени освоения и доводки. К началу 1949 г. там разработали двигатель «022» — ТВД мощностью 5000 э.л.с., созданный на основе ТРД Юмо-012, но имевший от него серьезные отличия: новый компрессор и трехступенчатую турбину (вместо двухступенчатой). В 1949 г. в разгар испытаний двигателя «022», имевшего очень много дефектов, на завод назначили нового руководителя и главного конструктора — Николая Дмитриевича Кузнецова. До назначения на завод ╧ 2 Н.Д. Кузнецов работал в Уфе на заводе ╧ 26 заместителем Климова и после его отъезда стал главным конструктором. В 1950 г. двигатель, получивший в 1951 г. обозначение ТВ-2, запустили в серийное производство. Следует отметить, что турбокомпрессор этого двигателя послужил основой для турбовинтовых двигателей, созданных на других фирмах.

Новые самолеты, разрабатываемые в то время (например, стратегический бомбардировщик Ту-95), требовали двигателей большей мощности. Чтобы увеличить мощность двигателя, Н.Д. Кузнецов решил спарить два турбокомпрессора двигателя ТВ-2 и передать крутящий момент через общий редуктор на два соосных винта. Двигатель такой конструкции увидел свет под маркой 2ТВ-2Ф. Его максимальная мощность при испытаниях составила 12 500 э.л.с. В начале 1950-х гг. ОКБ Н.Д. Кузнецова приступило к разработке нового оригинального двигателя ТВ-12 (позднее получил обозначение НК-12), а в середине 1950-х гг. -к созданию двигателя НК-4. В начале 1960-х гг. в ОКБ начали работать над ТРДД НК-8.

Высокая надежность двигателей марки НК позволила впервые в отечественной практике подойти к принципу установления ресурса двигателя в эксплуатации «по состоянию».

Завод ╧ 478 — ЗМКБ «Прогресс» (г. Запорожье). Запорожское моторостроительное конструкторское бюро, ныне носящее название ЗМКБ «Прогресс», — самое старое двигателестроительное предприятие — берет свое начало от конструкторской группы, созданной в 1916 г. на заводе акционерного общества «Дека» в Александровске (старое название Запорожья). В 1930 г. Аркадий Сергеевич Назаров становится главным конструктором организованного им КБ при заводе ╧ 29. Позднее главными конструкторами были С.К. Туманский и Е.В. Урмин. В 1946 г. ОКБ при заводе возглавил Александр Георгиевич Ивченко. В период 1946-1953 гг. под его руководством было создано семейство поршневых двигателей АИ-14 и двигатели типа АИ-26 в различных модификациях для легких вертолетов. С 1953 г. ОКБ полностью переключается на газотурбинную тематику. Первый ТВД — ТВ-2, над которым работали в ЗМКБ, был создан в ОКБ Н.Д. Кузнецова. На его базе созданы два двигателя: самолетный ТВ-2Т и вертолетный ТВ-2ВК с двумя выходами редуктора на несущий и рулевой винты. В 1956 г. был построен ТВД ТВ-20 (позднее названый АИ-20), послуживший основой для создания многих модификаций, а также двигателя АИ-20П с максимальной мощностью 5800 э.л.с. В 1958 г. начались работы по двигателям семейства АИ-24, прототипом которых стал хорошо доведенный, надежный АИ-20К. В середине 1960-х гг. ОКБ приступило к разработке двухвального ТРДД АИ-25. С 1968 г. ОКБ возглавил Владимир Алексеевич Лотарев.

Завод ╧ 19 — ПМКБ «Авиадвигатель» (г. Пермь). Пермское моторостроительное конструкторское бюро (ПМКБ) берет начало от КБ Пермского авиамоторного завода ╧ 19, основанного в 1934 г. Первым главным конструктором завода и ОКБ был Аркадий Дмитриевич Швецов. Он в 1926 г. разработал первый советский серийный авиационный двигатель воздушного охлаждения М-11, выпускавшийся до середины 1950-х гг. Под руководством Швецова создан ряд мощных звездообразных двигателей, в том числе АШ-62, АШ-82, АШ-21 и др. В качестве первой ступени наддува применялся спроектированный в ОКБ турбокомпрессор ТК-19, работавший на энергии выхлопных газов двигателя. С 1953 г. ОКБ возглавил Павел Александрович Соловьев. С этого времени начались работы над газотурбинными двигателями. В начале был модернизирован ТВ-2, переданный из ОКБ Н.Д. Кузнецова. На его основе были созданы вертолетный ТВ-2ВМ (Д-25В) и его более мощные модификации -Д-25ВФ и Д-25М с максимальной мощностью 6500 эл.с. В ОКБ создали ТРДД Д-20П. Характерная особенность пермских двигателей — взаимозаменяемость элементов отдельных каскадов у двигателей разных моделей. Так двигатель Д-25В послужил основой внутреннего контура двигателя Д-20.

В 1965 г. начались работы по созданию ТРДД Д-30, прототипом для которого был Д-20П-125. Накопленный многолетний опыт конструкторского коллектива находит применение при создании новых высокоэкономичных и надежных двигателей.

Завод ╧ 154 — ОКБМ (г. Воронеж). Опытно-конструкторское бюро машиностроения (ОКБМ) образовано на базе конструкторского отдела завода ╧ 16, получившего впоследствии ╧ 154 (ныне Воронежский механический завод). ОКБ всегда занималось разработкой звездообразных поршневых двигателей воздушного охлаждения. Первым главным конструктором в 1937 г. был назначен Аркадий Сергеевич Назаров, который продолжил доводку М-11. Последней серьезной модификацией этого двигателя стал М-11ФР. Его конструктором был А.И. Мужилов. В этом двигателе уже трудно было узнать его прототип — двигатель М-11.

Развивающаяся малая авиация и, главным образом, учебная требовали создания нового двигателя. Этим и занялся А.Г. Ивченко, возглавивший ОКБ. Под его руководством был разработан и создан двигатель-долгожитель АИ-14. В 1960 г. появился ряд модификаций двигателя АИ-14. В 1963 г. ОКБ было преобразовано в филиал Запорожского ОКБ под руководством А.Г. Ивченко, в 1960 г. оно снова стало самостоятельным предприятием, основная тематика которого связана с модификациями двигателя М-14. Главным конструктором до 1973 г. был И.М. Веденеев, а после — А.Г. Баканов.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Двухкаскадный магнитный усилитель

Двухкаскадный магнитный усилитель , имеющий значительный коэффициент усиления, позволяет поддерживать заданное напряжение генератора с весьма высокой точностью. Коррекция осуществляется цепью гибкой обратной связи, охватывающей первый каскад усиления. [1]

Применение двухкаскадного магнитного усилителя , обладающего значительно более высоким коэффициентом добротности, чем двухкаскадный усилитель ЖУ ЭМУ, позволило с помощью элементарных средств стабилизации обеспечить стабильную работу системы регулирования при форсировках примерно в три раза более высоких, чем те при которых удается стабилизировать системы регулирования с электромашин-ным усилителем. [2]

Блоки управления построены на основе двухкаскадного магнитного усилителя . Первый каскад его состоит из входного быстродействующего магнитного усилителя и промежуточного магнитного усилителя. [4]

На рис. 13 — 24 показан двухкаскадный магнитный усилитель с управлением от источника переменного напряжения. Два каскада применены для получения более высокого коэффициента усиления, а главное — для уменьшения уровня мощности управления. Сердечник дросселя А каскада предварительного усиления имеет значительно меньшие размеры и его обмотка, выполняющая роль рабочей и управляющей обмоток, состоит из большого числа витков тонкой проволоки. [6]

На рис. 5 — 14 схема двухкаскадного магнитного усилителя для управления возбуждением генератора в системе генератор — — двигатель показана в самом общем виде. Промежуточный каскад, изображенный на этой схеме в виде блока, может питаться от сети 50 гц и быть однофазным или трехфазным или питаться от источника повышенной частоты и иметь однофазную или при значительной мощности трехфазную схему. [7]

Однако система Г — Д с двухкаскадным магнитным усилителем при больших коэффициентах усиления может оказаться неустойчивой. Наиболее высокими динамическими свойствами обладает двухкаскадная схема, состоящая из однофазного или трехфазного входного магнитного усилителя ПМУ и трехфазного выходного усилителя, выполненных на частоту 400 гц. Полное время срабатывания такой каскадной схемы при мощности на выходе 7 кет составляет около 0 03 сек. Однако для питания выходных магнитных усилителей в этом случае обычно требуются вращающиеся преобразователи частоты, что значительно снижает надежность и долговечность системы управления электроприводом. [9]

На рис. 4 представлена схема возбуждения генератора с двухкаскадным магнитным усилителем , которая значительно проще рассмотренной выше схемы с электромашинной системой возбуждения. [10]

Примером, подтверждающим сказанное, может служить замена двухкаскадным магнитным усилителем сложной аппаратуры , содержащей не менее десяти электронных ламп, которая применяется для усиления сигнала термопары в схеме регулирования температуры печи сопротивления. В результате такой замены не только возрастает надежность и уменьшаются габариты аппаратуры, но также достигается более высокое качество регулирования. [11]

В микроамперметре Эллиота применяются субминиатюрные электрометрические лампы, включенные на вход двухкаскадного магнитного усилителя с внутренним стабилизатором. [12]

Обмотка возбуждения каждого секционного генератора подключена к выходу магнитного регулятора, представляющего собой двухкаскадный магнитный усилитель . [13]

Для управления двигателями мощностью более 5 — 10 em используются схемы с двухкаскадными магнитными усилителями или схемы с двухтактными магнитными усилителями, собранными по дифференциальной мостовой или трансформаторной двухтактным схемам. [14]

Газовоздушный поток в ТРДД с низкой степенью двухконтурности

Степень двухконтурности двигателя – это отношение количества воздуха, проходящего через канал второго контура вокруг газогенератора, к количеству воздуха, проходящего через газогенератор. Величина низкой степени двухконтурности находится в диапазоне 1 или 2:1, а высокой степени двухконтурности – около 5:1.

На рис. 1.9 представлен двухкаскадный двигатель с низкой степенью двухконтурности. Воздушный поток на выходе КНД идентичен потоку в однокаскадном двигателе, но затем он делится на две части. Одна часть потока, в зависимости от величины степени двухконтурности, будет направляться в канал второго контура, а остаток будет проходить дальше в КВД.

Рис. 1.9. Двухкаскадный ТРДД с низкой степенью двухконтурности

Из КВД воздух проходит по известному пути в камеры сгорания и турбину до того, как снова соединится с потоком второго контура в смесительном устройстве выхлопной системы.

Тяговый КПД у двигателей с низкой и высокой степенью двухконтурности намного выше, чем у простого ТРД на скоростях, типичных для реактивных транспортных самолетов. Тяговый КПД объясняется в разделе 1.14.

Это также влияет и на расход топлива, который значительно ниже у двигателя с высокой степенью двухконтурности.

1.13. ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК В ТРДД С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ДВУХКОНТУРНОСТИ (ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ)

Опыт, накопленный при изготовлении и эксплуатации ТРДД с низкой степенью двухконтурности, показал, что двигатели с большим сравнительным расходом воздуха и более низкими скоростями реактивной струи могут дать больший тяговый КПД, чем ТВД и ТРД на нормальных крейсерских скоростях. Наступила эра турбовентиляторных авиационных двигателей.

На тис. 1.10 показан трехкаскадный турбовентиляторный двигатель с передним расположением вентилятора Rolls-RoyceRB 211. Он представляет собой самый удачный пример двигателя данного типа.

Рис. 1.10. Трехкаскадный трёхвальный турбовентиляторный двигатель

Воздух поступает в воздухозаборник и сразу попадает в КНД, обычно называемый вентилятором. Здесь происходит повышение давления воздуха до того, как он попадет либо в канал второго контура, либо в промежуточный компрессор, количественное соотношение зависит от степени двухконтурности.

Тяга у двигателей такого типа почти полностью зависит от потока второго контура, который имеет большую массу и относительно низкую скорость, следовательно, и высокий тяговый КПД. Воздух, который проходит через промежуточный компрессор и КВД получает большую энергию в камерах сгорания, но она необходима на привод компрессоров.

Самая задняя турбина, ТНД, несет ответственность за извлечение практически всей энергии, которая остается в потоке газов, для привода переднего вентилятора.

Если этот процесс выполняется эффективно, будет существовать лишь небольшое количество остаточной тяги при выходе выхлопных газов из турбины.

1.14. ТЯГОВЫЙ КПД

Как объяснялось ранее, тяга является произведением массы на ускорение. Можно продемонстрировать, что одна и та же тяга может вырабатываться либо с помощью сообщения небольшого ускорения большой массе воздуха, либо придания маленькой массе воздуха большого ускорения. На практике первый вариант предпочтительнее, т.к. намного ниже потери на турбулентность и выше тяговый КПД. На рис. 1.11 показаны уровни тягового КПД для нескольких разных типов ГТД.

Рис. 1.11. Тяговый КПД разных типов ГТД

Наибольший тяговый КПД на низких воздушных скоростях может создать ТВД. Однако на скорости выше 350 миль/час эффективность винта резко падает из-за местных искажений обтекания потоком на законцовках лопастей.

По сравнению с ТВД тяговый КПД ТРД намного ниже на низких воздушных скоростях.

Однако при увеличении воздушной скорости выше 800 миль/час тяговый КПД начинает возрастать и намного превышает возможности ТВД, не идя с ним ни в какое сравнение. Возможный КПД приближается к 90%.

Крейсерские скорости порядка 800 миль/час в настоящее время не достижимы для большинства транспортных самолетов, и это означает, что в среднем диапазоне скоростей, в котором эксплуатируется большинство современных транспортных самолетов, существует ниша для ТРДД.

Тяговый КПД данного типа двигателей, включающих турбовентиляторные, находится примерно посередине между ТВД и ТРД. Обрабатывая сравнительно большой массовый расход воздуха на низких реактивных скоростях, ТРДД создает тяговый КПД, превышающий КПД ТВД и ТРД на нормальной воздушной скорости для транспортного самолета.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет