RU2108268C1

RU2108268C1 - System and method of control of variable-pitch propeller with feedback

Info

Publication number: RU2108268C1
Application number: RU96120109A
Authority: RU
Inventors: Юрий Леонидович Сухоросов; Юрий Николаевич Вронский
Original assignee: Йелстаун Корпорейшн Н.В.
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-04-10
Also published as: WO1997017252A1; AU1214697A

Abstract

FIELD: aeronautical engineering. SUBSTANCE: system for control of variable-pitch propeller with feedback is made in form of beta-tube and blade angular position sensor engageable with it; system consists of propeller rotational speed electronic control unit and hydraulic part. System is also provided with spool valve for shifting from control with electronic control unit to control with hydromechanical limiter of maximum rotational speed of propeller. EFFECT: enhanced efficiency. 13 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к электронно-гидравлическим системам и способам автоматического управления воздушным винтом изменяемого шага. The invention relates to aircraft, in particular, to electronic-hydraulic systems and methods for automatically controlling a variable pitch propeller.

В вышеуказанной области техники известны системы и способы управления воздушными винтами изменяемого шага с обратной связью от винта к регулятору выполненной в виде бета-трубки и взаимно действующего с ней датчика углового положения лопастей. Наличие обратной связи с датчиком позволяет определить текущие углы установки лопастей для последующей передачи информации в электронные средства управления с целью выполнения системой целого ряда функций:
- обеспечения более высокой точности поддерживания частоты вращения и синхрофазирования;
- использования электронных средств регулирования для ручного убавления шагом воздушного винта;
- использования цифрового электронного модуля для реализации всережимного следящего упора (безопасного полетного шага);
- обеспечения активного рабочего диагностирования функционирования системы управления и установления ее ресурса по техническому состоянию;
- сигнализации о переходе лопастей ниже упора малого шага.In the above technical field, systems and methods for controlling variable pitch propellers with feedback from a screw to a regulator made in the form of a beta tube and a blade angular position sensor mutually acting with it are known. The presence of feedback with the sensor allows you to determine the current angles of installation of the blades for the subsequent transfer of information to electronic controls in order to perform the system a number of functions:
- providing higher accuracy of maintaining the speed and synchrophasis;
- the use of electronic means of regulation for manual reduction of the propeller pitch;
- use of a digital electronic module for the implementation of an all-mode tracking emphasis (safe flight step);
- providing active working diagnostics of the functioning of the control system and establishing its resource by technical condition;
- signaling the transition of the blades below the stop of a small step.

Наличие в системе управления информационного канала о текущем угле установки лопастей характеризует данную систему, как соответствующую современным требованиям. The presence in the control system of an information channel about the current angle of installation of the blades characterizes this system as corresponding to modern requirements.

Известна система управления воздушным винтом изменяемого шага обратной схемы, содержащая электронный блок управления частотой вращения винта с электрогидравлическим преобразователем и гидравлическую часть, включающую каналы управления шагом винта с элементами регулирования и гидромеханический ограничитель максимальной частоты вращения, а также механизм обратной связи от винта к регулятору в виде бета-трубки и взаимодействующего с ней линейного датчика углового положения лопастей, электрически связанного с электронным блоком управлений [1]. A known propeller control system for a variable pitch reverse circuit comprising an electronic rotor speed control unit with an electro-hydraulic converter and a hydraulic part including propeller pitch control channels with control elements and a hydromechanical limiter of the maximum rotational speed, as well as a feedback mechanism from the screw to the regulator in the form beta tube and interacting with it a linear sensor of the angular position of the blades, electrically connected to the electronic control unit occurrences of [1].

Известна также система управления, выбранная в качестве прототипа, которая, в принципе, содержит вышеперечисленные типовые признаки, что и в системе [1], но с конкретными взаимосвязями, определяемыми прямой схемой работы винта, в которой сохранение надежности в случае отказа отдельных элементов обеспечивается применением противовесов на лопастях винта, переводящих лопасти в сторону увеличения углов установки для сохранения положительной тяги и безопасности полета [2]. A control system is also known, selected as a prototype, which, in principle, contains the above typical features as in the system [1], but with specific interconnections determined by the direct screw operation scheme, in which reliability is maintained in case of failure of individual elements by using counterweights on the rotor blades, translating the blades in the direction of increasing installation angles to maintain positive traction and flight safety [2].

Недостатком обеих известных систем является то, что узел датчика углового положения лопастей прикреплен к корпусу редуктора, в то время как узел бета-трубки, взаимодействующий с датчиком, сцеплен с деталями механизма изменения шага винта. Поэтому при замере текущих углов установки лопастей на работу датчика отрицательно влияют наличие люфта в подшипнике, установленном на валу привода винта, а также разновеликие температурные деформации деталей винта и редуктора в осевом направлении. Указанные отрицательные факторы, дающие суммарную погрешность существенной величины, не позволяют использовать сигнал текущего углового положения лопастей для организации защитных средств винта при отказах, так как возможно ложное их срабатывание. A disadvantage of both known systems is that the blade angular position sensor assembly is attached to the gear housing, while the beta tube assembly interacting with the sensor is coupled to parts of the screw pitch change mechanism. Therefore, when measuring the current angles of installation of the blades, the operation of the sensor is adversely affected by the presence of play in the bearing mounted on the shaft of the screw drive, as well as different temperature deformations of the parts of the screw and gearbox in the axial direction. These negative factors, giving a total error of a significant amount, do not allow the use of the signal of the current angular position of the blades for the organization of protective means of the screw in case of failure, since their false operation is possible.

Отсутствие в известных системах средств защиты от неконтролируемой загрузки винта с использованием прямого параметра, характеризующего рабочее положение тягового элемента винта, каким является сигнал текущего углового положения лопастей, приводит к провалу частоты вращения до недопустимого уровня, падению тяги и возникновению аварийной ситуации, например, из-за возникновения разнотяговости соседних силовых установок самолета. The absence in the known systems of means of protection against uncontrolled loading of the screw using a direct parameter characterizing the operating position of the screw traction element, which is the signal of the current angular position of the blades, leads to a failure of the rotational speed to an unacceptable level, a drop in traction and an emergency situation, for example, for the occurrence of multi-thrust of adjacent power plants of the aircraft.

Известен способ управления воздушным винтом изменяемого шага с обратной связью, снабженным электронным регулятором частоты вращения и гидромеханическим ограничителем максимальной частоты вращения, заключающийся в том, что в полости управления шагом винта направляют рабочую жидкость с переменным давлением, которое меняют на эксплуатационных режимах работы воздушного винта с помощью электронного регулятора частоты вращения, при отказе которого предусматривают аварийную защиту винта от раскрутки посредством перехода управления винта от электронного регулятора на управление от гидромеханического ограничителя максимальной частоты вращения, с помощью которого вырабатывают управляющий сигнал регулируемого давления, пропорциональный величине раскрутки винта для перевода лопастей винта на большие углы установки до значений углов, при которых частота вращения винта становится равной величине настройки гидромеханического ограничителя [1, 2]. A known method of controlling a variable-pitch propeller with feedback, equipped with an electronic speed controller and a hydromechanical limiter of the maximum rotation speed, consists in the fact that a variable-pressure working fluid is directed into the propeller pitch control cavity, which is changed in the operating modes of the propeller using electronic speed controller, in case of failure of which provide emergency protection of the screw from promotion by switching control of the wines and from an electronic controller to control from a hydromechanical limiter of maximum speed, with which a control signal of adjustable pressure is generated, which is proportional to the amount of screw rotation to translate the propeller blades to large installation angles to values of angles at which the screw speed becomes equal to the setting value of the hydromechanical limiter [ 12].

Недостатком известного способа управления, принятого за прототип, является то, что он не обеспечивает высокой надежности работы системы управления винтом, поскольку не содержит приемов воздействия на регулируемый объект с использованием сигнала текущего углового положения лопастей с целью обеспечения защиты винта от неконтролируемой загрузки и провала частоты вращения до недопустимого уровня. The disadvantage of the known control method adopted for the prototype is that it does not provide high reliability of the screw control system, since it does not contain impact methods on the adjustable object using the signal of the current angular position of the blades in order to protect the screw from uncontrolled loading and a failure of the rotation frequency to an unacceptable level.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении точности замера текущих углов установки лопастей путем устранения отрицательного влияния на работу датчика углового положения лопастей люфта подшипника, установленного на валу привода винта, и разновеликих температурных деформаций деталей винта и редуктора в осевом направлении. The technical result that can be obtained by carrying out the invention consists in increasing the accuracy of measuring the current angles of installation of the blades by eliminating the negative effect on the operation of the sensor of the angular position of the blades of the bearing play mounted on the shaft of the screw drive and the different temperature deformations of the parts of the screw and gearbox in the axial direction .

Технический результат от использования изобретения также заключается в повышении надежности работы системы убавления путем введения в нее средств защиты от неконтролируемой загрузки винта с использованием сигнала текущего углового положения лопастей
Указанный технический результат достигается тем, что в системе управления воздушным винтом изменяемого шага с обратной связью в виде бета-трубки и взаимодействующего с ней датчика углового положения, содержащей электронный блок управления частотой вращения винта с электрогидравлическим преобразователем и гидравлическую часть, включающую каналы управления шагом винта с элементами регулирования и гидромеханический ограничитель максимальной частоты вращения, особенность заключается в том, что корпус датчика углового положения лопастей механически связан в осевом направлении с корпусом винта или валом привода винта через узел подшипника, а между электрогидравлическим преобразователем и гидромеханическим ограничителем максимальной частоты вращения, с одной стороны, и механизмом изменения шага винта, с другой стороны, в каналах управления шагом винта дополнительно установлен, приводимый электромагнитным клапаном, золотник перехода с управления от электронного блока на убавление от гидромеханического ограничителя максимальной частоты вращения, при этом, электромагнитный клапан электрически связан с датчиком углового положения лопастей через электронный блок управления.The technical result from the use of the invention also lies in increasing the reliability of the reduction system by introducing means of protection against uncontrolled screw loading into it using the signal of the current angular position of the blades
The specified technical result is achieved in that in a variable pitch propeller control system with feedback in the form of a beta tube and an angular position sensor interacting with it, comprising an electronic rotor speed control unit with an electro-hydraulic converter and a hydraulic part including screw pitch control channels with control elements and a hydromechanical limiter of the maximum speed, the feature is that the case of the angular position sensor lopas it is mechanically connected in the axial direction with the screw housing or the screw drive shaft through the bearing assembly, and between the electro-hydraulic converter and the hydromechanical limiter of the maximum speed, on the one hand, and the screw pitch change mechanism, on the other hand, it is additionally installed in the screw pitch control channels, driven by a solenoid valve, the spool of the transition from control from the electronic unit to the decrease from the hydromechanical limiter of the maximum speed, while agnitny valve electrically connected to the sensor of the angular position of the blades via an electronic control unit.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе убавления воздушным винтом изменяемого шага с обратной связью, включающей электрический датчик замера текущего угла установки лопастей винта, заключающемся в том, что частоту вращения воздушного винта поддерживают с использованием электронного регулятора, а превышение частоты вращения сверх заданной величины ограничивают гидромеханическим ограничителем максимальной частоты вращения, особенность состоит в том, что с помощью электронного регулятора также вычисляют расчетный угол установки лопастей в зависимости от заданного режима работы и условий полета, сравнивают с измеренным электрическим датчиком обратной связи текущим углом установки лопастей и в случае превышения фактического угла над расчетным углом выше заданного значение, для предотвращения бесконтрольного падения частоты вращения винта, выдают командный сигнал на переход управления винтом от электронного регулятора к гидромеханическому ограничителю максимальной частоты, которым изменяют давление рабочей жидкости на перевод лопастей винта на меньшие углы установки до значения углов, приводящих к возрастанию частоты вращения винта до величины настройки гидромеханического ограничителя максимальной частоты вращения. The specified technical result is also achieved by the fact that in the method of reducing the pitch of the propeller with a feedback loop, including an electric sensor for measuring the current angle of installation of the rotor blades, which consists in the fact that the rotor speed is maintained using an electronic controller, and the rotation speed is exceeded over a predetermined the values are limited by a hydromechanical limiter of the maximum speed; the peculiarity is that with the help of an electronic controller I also calculate the estimated blade installation angle, depending on the specified operating mode and flight conditions, is compared with the current blade installation angle measured by the electric feedback sensor, and if the actual angle exceeds the design angle above the specified value, to prevent an uncontrolled drop in the rotational speed of the screw, a command signal transition of screw control from an electronic controller to a hydromechanical limiter of maximum frequency, which changes the pressure of the working fluid to translate the blades stey screw into smaller angles before installation angles, leading to an increase in screw speed to a value hydromechanical limiter setting the maximum speed.

Совокупность признаков, перечисленных в соответствии с формулой изобретения на систему и способ управления, полностью обеспечивая достижение вышеизложенного технического результата, доказывает тем самым существенность этих признаков. The combination of features listed in accordance with the claims on the system and method of control, fully ensuring the achievement of the above technical result, proves thereby the materiality of these features.

Заявляемая группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем, один из объектов группы - система управления - позволяет осуществить другой рассматриваемый объект группы -способ, при этом, оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата. The claimed group of inventions meets the requirement of the unity of the invention, since it forms a single inventive concept, moreover, one of the objects of the group — the control system — allows the other object of the group to be considered — a method, and both objects are aimed at solving the same problem with obtaining a single technical result.

На фиг. 1 изображена система управления с воздушным винтом и элементами его управления, разрез; на фиг. 2 - воздушный винт изменяемого шага, разрез; на фиг. 3 - узел датчика углового положения лопастей винта; на фиг. 4 - структурная блок-схема системы управления. In FIG. 1 shows a control system with a propeller and its controls, section; in FIG. 2 - variable pitch propeller, section; in FIG. 3 - node of the sensor of the angular position of the propeller blades; in FIG. 4 is a structural block diagram of a control system.

Изобретение ставит целью создать способ и систему управления шагом воздушного винта с обратной связью, предназначенного для применения на самолете. Воздушный винт содержит корпус 1, в рукавах которого посредством подшипников закреплены лопасти 2, из которых показана только одна, детали цилиндрово-поршневой группы, включающей цилиндр 3 с перегородкой 4 и поршень 5 скрепленный с элементами обратной связи от винта к регулятору, выполненными в виде бета-трубки и взаимодействующего с ней линейного датчика 7 углового положения лопастей. На комлевом конце лопасти расположен эксцентричный палец 8 со сферическим подшипником 9, вставленным в паз траверсы 10, скрепленной с поршнем 5 механизма изменения шага винта. The invention aims to create a method and system for controlling the pitch of a propeller with feedback intended for use on an airplane. The propeller contains a housing 1, in the sleeves of which, by means of bearings, blades 2 are fixed, of which only one is shown, details of the cylinder-piston group, which includes cylinder 3 with a baffle 4 and piston 5 bonded with feedback elements from the screw to the regulator, made in beta - tube and interacting with it a linear sensor 7 of the angular position of the blades. At the butt end of the blade there is an eccentric pin 8 with a spherical bearing 9 inserted in the groove of the beam 10, fastened to the piston 5 of the screw pitch change mechanism.

Бета-трубка 6, скрепленная с траверсой 10 и поршнем 5, своим правым концом сопряжена с маслопроводящей трубкой 11 и через сферический наконечник 12 взаимодействует с сердечником 13 линейного датчика 7 углового положения лопастей 2. Beta-tube 6, bonded to the traverse 10 and the piston 5, is connected with the oil-conducting tube 11 with its right end and through the spherical tip 12 interacts with the core 13 of the linear sensor 7 of the angular position of the blades 2.

Сердечник 13 электрического линейного датчика 7 не имеет жесткой механической связи с бета-трубкой 6 и своим выходным пояском размещен в плунжере 14, который через палец 15, перемещаемый в продольных пазах корпуса 16 датчика 7, постоянно поджат пружиной 17 к торцу бета-трубки, как выше указано, через наконечник 12. В результате такого исполнения связи бета-трубки 6 с сердечником 13 избегают вращения последнего, так как корпус 16 датчика зафиксирован относительно статора редуктора двигателя посредством стопорного элемента. При этом в диапазоне углов, соответствующих крейсерскому режиму полета, до углов, соответствующих режиму флюгирования винта, электрический линейный датчик 7 отсоединен от бета-трубки 6 в результате упора пальца 15 плунжера 14 в торец пазов корпуса 16 датчика. Вследствие этого сокращается длина маслоподводящей трубки 11 вала привода и общая длина двигателя. The core 13 of the electric linear sensor 7 does not have a rigid mechanical connection with the beta tube 6 and its output belt is located in the plunger 14, which through the finger 15, moved in the longitudinal grooves of the housing 16 of the sensor 7, is constantly pressed by the spring 17 to the end of the beta tube, as the above is indicated through the tip 12. As a result of this connection of the beta tube 6 with the core 13, the rotation of the latter is avoided, since the sensor housing 16 is fixed relative to the stator of the engine gearbox by means of a locking element. Moreover, in the range of angles corresponding to the cruising flight mode, to the angles corresponding to the regime of feathering of the propeller, the electric linear sensor 7 is disconnected from the beta tube 6 as a result of the stop of the finger 15 of the plunger 14 at the end of the grooves of the sensor housing 16. As a result, the length of the oil supply tube 11 of the drive shaft and the total length of the motor are reduced.

Датчик 7 представляет собой линейный дифференциальный трансформатор, имеющий три обмотки 18, средняя из которых является рабочей, запитанной переменным током высокой частоты, а две крайние - измерительными, напряжение в которых меняется пропорционально перемещению сердечника 13, выполненного из материала, обеспечивающего высокую проницаемость электромагнитному полю высокой частоты. Датчик выполнен сдвоенным для повышения надежности работы. The sensor 7 is a linear differential transformer having three windings 18, the middle of which is the working one, powered by an alternating current of high frequency, and the two extreme ones are measuring, the voltage in which varies in proportion to the movement of the core 13, made of a material that provides high permeability to a high electromagnetic field frequency. The sensor is made dual to increase reliability.

Узел бета-трубки 6 включает на правом своем конце золотник 19, на внутреннем диаметре отверстия которого жестко закреплена внутренняя трубка 20 малого диаметра, обеспечивающая подвод масла в полость малого шага 21. Наружная трубка 6 снабжена проставкой 22 с уплотнениями по центрирующим пояскам и служит для подвода масла в полость большого шага 23. Сочетание наружной трубки 6 с проставкой 22 и внутренней трубки 20 придает узлу упругость по длине, что необходимо для обеспечения работоспособности узла, поскольку правый конец его центрируется в маслопроводе вала привода 24, а левый конец - в маслопроводе самого винта. Несоосность установки концов бета-трубки компенсируется упругой деформацией внутренней трубки 20. The beta-tube assembly 6 includes a spool 19 at its right end, on the inner diameter of the opening of which an inner tube 20 of a small diameter is rigidly fixed, which provides oil inlet to the cavity of the small pitch 21. The outer tube 6 is provided with a spacer 22 with seals along the centering belts and serves to supply oil into the cavity of a large step 23. The combination of the outer tube 6 with the spacer 22 and the inner tube 20 gives the node elasticity along the length, which is necessary to ensure the operability of the node, since its right end is centered in oil wire drive shaft 24 and the left end of - in the oil line of the screw. The misalignment of the installation of the ends of the beta tube is compensated by the elastic deformation of the inner tube 20.

Корпус 16 датчика углового положения лопастей механически связан в осевом направлении с корпусом 1 винта или валом 24 привода винта через узел подшипника 25. При этом корпус 16 датчика постоянно поджат к втулке 26 узла бета-трубки пружиной 27 и вместе с узлом подшипника 25, шлицевой втулкой 28 и промежуточной гильзой 29 образуют единый механически связанный в осевом направлении пакет деталей, прикрепленный к корпусу 1 винта болтами 30. Подшипник 25, осуществляя переход от статорных деталей к роторным, обеспечивает работоспособность указанного пакета деталей. В радиальном направлении подвеска деталей указанного пакета осуществлена посредством размещения втулки 26, корпуса 16 датчика и маслопроводящей трубки 11 в маслопроводе 24 вала привода винта, который, в свою очередь, скреплен с картером редуктора 31. The housing 16 of the sensor for the angular position of the blades is mechanically axially connected with the housing 1 of the screw or the shaft 24 of the drive of the screw through the bearing assembly 25. In this case, the housing 16 of the sensor is constantly pressed against the sleeve 26 of the beta-tube assembly by the spring 27 and together with the bearing assembly 25, the spline hub 28 and the intermediate sleeve 29 form a single package of parts mechanically connected in the axial direction, attached to the screw housing 1 by bolts 30. The bearing 25, making the transition from stator parts to rotor parts, ensures the operability of the specified package details. In the radial direction, the suspension of the parts of this package is carried out by placing the sleeve 26, the housing 16 of the sensor and the oil pipe 11 in the oil pipe 24 of the screw drive shaft, which, in turn, is fastened to the gear housing 31.

Вышеописанные элементы, входящие в узел бета-трубки 6, и датчик 7 углового положения лопастей являются составными частями системы управления, размещенными в конструкции винта. Кроме них система управления содержит также другие элементы регулирования, а именно: электронный блок управления 32, электрогидравлический преобразователь 33, гидромеханический ограничитель 34, электромагнит 35 отключения ограничителя максимальной частоты вращения при вводе в реверс, золотник съема с упора полетного малого газа З6, золотник флюгирования 37, электромагнитные клапаны 38 и 39 управления, соответственно золотниками 36 и 37. В каналах управления шагом винта дополнительно установлен золотник 40 перехода на управление частотой вращения винта от ограничителя максимальной частоты вращения с электромагнитным клапаном 41, электрически связанным с датчиком 7 углового положения лопастей через электронный блок 32 (условное изображение упомянутой связи показано линией 42). Энергетическое питание элементов системы и винта обеспечено посредством маслонасосов: основного 43 и флюгерного 44. The above-described elements included in the beta-tube assembly 6 and the blade angular position sensor 7 are components of the control system located in the screw structure. In addition to them, the control system also contains other control elements, namely: an electronic control unit 32, an electro-hydraulic converter 33, a hydromechanical limiter 34, an electromagnet 35 for disabling the maximum speed limiter when entering into the reverse, a spool for removing from the stop of the flying small gas Z6, a feathering spool 37 , solenoid control valves 38 and 39, respectively, of the spools 36 and 37. In the channels for controlling the pitch of the screw, an additional spool 40 for switching to the frequency control is rotated screw from the maximum speed limiter with an electromagnetic valve 41, electrically connected to the sensor 7 of the angular position of the blades through the electronic unit 32 (a conditional image of the said connection is shown by line 42). The power supply of the system elements and the screw is provided by means of oil pumps: the main 43 and vane 44.

Работа системы управления, раскрывающая, при этом также существо и исполнение заявляемого способа, происходит следующим образом. The operation of the control system, revealing, while also the essence and execution of the proposed method, is as follows.

Изменение шага винта для поддержания установленного значения частоты вращения осуществляют посредством направления рабочей жидкости переменного давления на одну или другую стороны поршня 5, что вызывает линейное перемещение поршня и поворот связанных с ним лопастей 2. Если нагрузка на лопасти 2, которая меняется в зависимости от угла их установки и от других факторов, уравновешивается общим давлением рабочей жидкости на поршень 5, в противоположном нагрузке направлении, лопасти остаются в неизменном положении. При различии давления и нагрузки происходит поворот лопастей в новое положение до тех пор, пока не восстановится равновесие между вышеописанными действующими силами и пока двигатель не будет вращаться с установленной частотой вращения. Changing the pitch of the screw to maintain the set value of the rotational speed is carried out by directing the working fluid of variable pressure to one or the other side of the piston 5, which causes a linear movement of the piston and rotation of the blades 2 associated with it. If the load on the blades 2, which varies depending on their angle installation and from other factors, balanced by the total pressure of the working fluid on the piston 5, in the opposite direction, the blades remain in the same position. With a difference in pressure and load, the blades rotate to a new position until the balance between the above-described active forces is restored and until the engine rotates at a set speed.

Давление рабочей жидкости меняют с помощью электронного блока управления 32, командный электрический сигнал с которого подают на электрогидравлический преобразователь 33 по линии связи 45. Преобразователь 33 формирует гидравлический управляющий сигнал, подает его через золотник 40 и, далее, через золотники 36 и 37 в каналы малого и большого шага и полости 21 и 23 управления винтом. В системе управления на случай отказа электронного блока предусмотрена дублирующая система управления в виде гидромеханического ограничителя 34 максимальной частоты вращения, предотвращающего раскрутку винта. В данной системе при частоте вращения, например, 105%, управляющий элемент ограничителя максимальной частоты 34 прекращает подачу рабочей жидкости высокого давления к электрогидравлическому преобразователю 33 и, следовательно, в механизм изменения шага винта. Поскольку винт выполнен по прямой схеме с противовесами на комлях лопастей 2, то дальнейшего уменьшения шага происходить не может. Со снижением частоты вращения ниже 105% значения происходит возврат под контроль электронного блока управления 32 с подачей убавляющего сигнала в механизм изменения шага винта от электрогидравлического - преобразователя 33. Текущее положение поршня 5 в цилиндре 3, которое определяет фактическое значение шага лопастей, постоянно контролируется линейным дифференциальным датчиком 7, который взаимодействует с бета-трубкой 6 и направляет сигнал обратной связи в электронный блок 32 управления. Выработка сигнала обратной связи происходит в результате перемещения бета-трубки 6 совместно с траверсой 10 при изменении шага лопастей 2 и взаимодействия со сферическим наконечником 12. Далее это усилие через палец 15 и плунжер 14 передается сердечнику 13 датчика 7 углового положения. Перемещение сердечника 13 относительно средней из обмоток 18, запитываемой переменным током высокой частоты, изменяет магнитное поле этой обмотки. Изменяющееся магнитное поле рабочей обмотки наводит ЭДС в измерительных крайних обмотках, с выходов которых снимают электрический сигнал, пропорциональный угловому положению лопастей относительно втулки винта. The pressure of the working fluid is changed using an electronic control unit 32, the command electrical signal from which is supplied to the electro-hydraulic converter 33 via a communication line 45. The converter 33 generates a hydraulic control signal, feeds it through the spool 40 and, then, through the spools 36 and 37 to the small channels and a large pitch and cavity 21 and 23 of the screw control. In the control system in case of failure of the electronic unit, a redundant control system is provided in the form of a hydromechanical limiter 34 of the maximum speed that prevents the screw from spinning. In this system, at a speed of, for example, 105%, the control element of the maximum frequency limiter 34 cuts off the supply of high-pressure hydraulic fluid to the electro-hydraulic converter 33 and, therefore, to the screw pitch change mechanism. Since the screw is made in a straightforward manner with balances on the butt of the blades 2, no further reduction in pitch can occur. With a decrease in the rotational speed below 105% of the value, the electronic control unit 32 is returned to control by applying a decreasing signal to the mechanism for changing the pitch of the screw from the electro-hydraulic converter 33. The current position of the piston 5 in the cylinder 3, which determines the actual value of the pitch of the blades, is constantly monitored by a linear differential a sensor 7, which interacts with the beta tube 6 and sends a feedback signal to the electronic control unit 32. The feedback signal is generated as a result of moving the beta tube 6 together with the traverse 10 when changing the pitch of the blades 2 and interacting with the spherical tip 12. Next, this force is transmitted through the finger 15 and the plunger 14 to the core 13 of the angle sensor 7. The movement of the core 13 relative to the middle of the windings 18, powered by alternating current of high frequency, changes the magnetic field of this winding. The changing magnetic field of the working winding induces an EMF in the measuring extreme windings, from the outputs of which an electrical signal is proportional to the angular position of the blades relative to the screw hub.

Высокая точность замера текущих углов установки лопастей, необходимая для повышения точности регулирования и надежности работы системы защиты от не контролируемой загрузки винта на полетных режимах, достигается, как уже выше отмечалось, посредством механической постоянной связи корпуса 16 датчика 7 в осевом направлении с корпусом 1 винта. В результате этого устраняется негативное влияние на точность замера как люфта в подшипнике 45 вала привода винта, так и различных по величине температурных деформаций корпусных деталей редуктора и винта в осевом направлении. The high accuracy of measuring the current angles of installation of the blades, which is necessary to increase the accuracy of regulation and the reliability of the protection system from uncontrolled loading of the propeller in flight modes, is achieved, as already noted above, by means of mechanical permanent coupling of the housing 16 of the sensor 7 in the axial direction with the housing 1 of the screw. As a result of this, the negative effect on the measurement accuracy of both play in the bearing 45 of the screw drive shaft and axial directional differences in the temperature deformations of the body parts of the gearbox and screw is eliminated.

При неконтролируемой загрузке винта на полетных режимах электронный блок управления 32, получив текущую информацию об угле установки лопастей от датчика 7 и сравнив ее с расчетным значением для данного режима работы и условий полета, при возникновении недопустимого рассогласования значений этих углов выдает команду на электромагнитный клапан 41 золотника 40. Последний, прерывая каналы связей 46 и 47, осуществляет переход с управления винта от электронного блока 32 на управление от гидромеханического ограничителя 34 максимальной частоты вращения, который по каналу 48 падает высокое давление рабочей жидкости через золотники 40 и 36 в канал малого шага. При этом уменьшение загрузки винта происходит переводом лопастей на меньшие углы установки до значений углов, приводящих к возрастанию частоты вращения винта до величины настройки гидромеханического ограничителя, с последующим поддержанием этого максимального значения частоты вращения. In case of uncontrolled loading of the propeller in flight modes, the electronic control unit 32, having received current information about the angle of installation of the blades from the sensor 7 and comparing it with the calculated value for this operating mode and flight conditions, in the event of an unacceptable mismatch of the values of these angles, issues a command to the spool solenoid valve 41 40. The latter, interrupting the communication channels 46 and 47, makes the transition from the screw control from the electronic unit 32 to the control from the hydromechanical limiter 34 of the maximum rotational speed Nia, which channel 48 falls high pressure hydraulic fluid through the spools 40 and 36 in the small pitch channel. In this case, the screw loading is reduced by transferring the blades to smaller installation angles to angles leading to an increase in the rotational speed of the screw to the setting value of the hydromechanical limiter, with subsequent maintenance of this maximum value of the rotational speed.

Вышеописанный процесс защиты винта при неконтролируемой его загрузке на полетных режимах с использованием прямого параметра, характеризующего рабочее состояние тягового элемента винта, в дополнение к защите от превышения частоты вращения, надежно предотвращает возникновение аварийной ситуации. The above-described screw protection process during uncontrolled loading during flight using a direct parameter characterizing the operating state of the screw traction element, in addition to protection against overspeed, reliably prevents the occurrence of an emergency.

При этом следует также отметить расширение функций, исполняемых ограничителем максимальной частоты вращения, являющимся в данной системе как средством защиты от раскрутки винта, так и средством защиты от провала частоты его вращения. It should also be noted the expansion of the functions performed by the limiter of the maximum speed, which in this system is both a means of protection against screw spinning and a means of protection against failure of its rotational speed.

Золотник переключения 40, управляемый электромагнитным клапаном 41, при полном отказе бортовой системы электропитания срабатывает под давлением пружины и включает в работу ограничитель максимальной частоты 34. Кроме вышеописанных функций, система управления осуществляет также целый ряд других, например:
- формирует программу управления частотой вращения винта по условиям полета для оптимизации характеристик силовой установки с точки зрения экономичности;
- обеспечивает синхронизацию их и синхрофазирование, используя сигнал фазы и угла установки лопастей винта соседней силовой установки, поступающий в электронный блок управления 32 по линии связи 49;
- управляет шагом лопастей при бета-регулировании;
- флюгирует винт посредством подачи высокого давления в канал большого шага через золотник 37 по командам пилота или электронного блока 32, поступающим на электромагнитный клапан 39;
- загружает винт через флюгерный золотник 37 сигналом от электронного блока при раскрутке винта.Switching spool 40, controlled by solenoid valve 41, when the on-board power supply system completely fails, is activated by spring pressure and activates the maximum frequency limiter 34. In addition to the above functions, the control system also performs a number of others, for example:
- forms a program for controlling the rotational speed of the propeller according to flight conditions to optimize the characteristics of the power plant in terms of efficiency;
- provides their synchronization and synchronization, using the phase and angle signal of the propeller blades of the adjacent power plant, which enters the electronic control unit 32 via communication line 49;
- controls the pitch of the blades during beta regulation;
- screw the screw by supplying high pressure to the large-pitch channel through the spool 37 according to the commands of the pilot or electronic unit 32 supplied to the electromagnetic valve 39;
- loads the screw through the weather vane 37 with a signal from the electronic unit when the screw is untwisted.

В системе управления также реализован упор минимального полетного угла на основе следящей системы: гильза 26 - золотник 19 в узле бета- трубки. The control system also implements an emphasis on the minimum flight angle based on the tracking system: sleeve 26 - spool 19 in the beta tube assembly.

Данные функции системы управления упомянуты вкратце, как неотносящиеся к сути изобретения. These functions of the control system are briefly referred to as being irrelevant to the invention.

Промышленная применимость данной системы управления воздушным винтом изменяемого шага с обратной связью, выполненной в соответствии с заявляемым способом, подтверждается практической апробированностью входящих в нее узлов и отдельных элементов в системах управления отечественных и зарубежных разработок. Использование электронных средств управления для вычисления расчетного угла установки лопастей, сравнения с измеренным текущим углом и выдачи командного сигнала также не может внести сомнений в части реализации изобретения, поскольку известны электронные средства управления шагом, обеспечивающие защиту винта по крутящему моменту на валу привода. Однако такие системы управления имеют меньшую точность регулирования и менее надежную защиту винта, поскольку крутящий момент является косвенным параметром, характеризующим рабочее положение тягового элемента винта. При этом сложность исполнения известной системы с защитой по крутящему моменту и заявляемой системы одинаковы. The industrial applicability of this variable-pitch propeller control system with feedback, made in accordance with the claimed method, is confirmed by the practical testing of its components and individual elements in control systems of domestic and foreign developments. The use of electronic controls to calculate the estimated angle of installation of the blades, to compare with the measured current angle and to issue a command signal can also not make doubts about the implementation of the invention, since electronic step controls are known that protect the screw in terms of torque on the drive shaft. However, such control systems have less control accuracy and less reliable screw protection, since torque is an indirect parameter characterizing the operating position of the screw traction element. Moreover, the complexity of the execution of the known system with torque protection and the claimed system are the same.

Claims

1. A variable pitch propeller control system with feedback in the form of a beta tube and a blade angular position sensor interacting with it, comprising an electronic rotor speed control unit with an electrohydraulic converter and a hydraulic part including screw pitch control channels with control elements and a hydromechanical limiter maximum speed, characterized in that the housing of the sensor for the angular position of the blades is mechanically connected in the axial direction with the housing nta or the shaft of the screw drive through the bearing assembly, and between the electro-hydraulic converter and the hydromechanical limiter of the maximum speed on the one hand and the mechanism for changing the pitch of the screw on the other hand, in the channels for controlling the pitch of the screw, an additional solenoid valve driven from the electronic control unit to the control from a hydromechanical limiter of maximum speed, while the electromagnetic valve is connected to the angle polo sensor the blades through the electronic control unit.

2. The system according to claim 1, characterized in that the mechanical connection of the housing of the sensor for the angular position of the blades with the housing of the screw further includes a spring.

3. The system according to claim 2, characterized in that said mechanical coupling is also formed using a sleeve of a beta tube assembly.

4. The system according to claim 3, characterized in that the said mechanical connection also includes a spline sleeve.

5. The system according to claim 4, characterized in that the intermediate sleeve is included in said mechanical coupling.

6. The system according to claim 5, characterized in that the details of said mechanical connection form a single package fastened to the screw housing by means of bolts.

7. The system according to claim 6, characterized in that the sleeve of the beta tube assembly and the sensor housing included in the package of parts are placed in the oil pipe of the screw drive shaft to provide suspension of the package in the radial direction.

8. The system according to claim 1, characterized in that the input of the spool of the transition from control from the electronic unit to control from the hydromechanical limiter of maximum speed is connected to the output of the control element of the said hydromechanical limiter.

9. The system according to p. 8, characterized in that the output of said transition spool is connected to the channel of the small pitch of the screw through the spool of removal from the stop of the flight small angle and the spool of feathering.

10. The system of claim 8, characterized in that the output of said transition spool is connected to a large pitch channel through a feathering spool.

11. The system according to claim 1, characterized in that the input of the electromagnetic valve is connected to the output channel of the oil pump.

12. The system according to claim 11, characterized in that the output of said electromagnetic valve is connected to the command cavity of the control transition spool.

13. A method of controlling a variable-pitch propeller with feedback, including an electric sensor for measuring the current angle of installation of the rotor blades, namely, that the rotor speed is supported using an electronic controller, and the excess of the rotational speed above a predetermined value is limited by a hydromechanical limiter of the maximum rotational speed , characterized in that with the help of an electronic controller also calculate the estimated angle of installation of the blades depending on the specified mode and operating conditions and flight conditions are compared with the current angle of the blade installation with the changed electric feedback sensor and, if the actual angle is higher than the calculated angle above the set value, to prevent an uncontrolled drop in the rotational speed of the screw, a command signal is sent to the screw control transition from the electronic controller to the hydromechanical limiter the frequencies by which the working fluid pressure is changed to translate the propeller blades to smaller installation angles to the angles leading to increasing the screw speed to the setting of the hydromechanical limiter of the maximum speed.