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陸軍航空の情報センター

FM 1-506 Fundamentals of Aircraft Power Plants

米陸軍の航空機用エンジンに関する教範です。

すでに廃版になっていますが、こちらのサイトで閲覧が可能です。
https://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/1-506/

【部分訳】

T-700エンジン制御システム

エンジン制御システムは、エンジンの制御に必要な機器で構成されている。このシステムは、燃料の移送、計量、コンプレッサーのブリードおよびVGの制御、ローター回転数制御のための出力調整、および過回転保護機能を有している。このシステムには、複数のエンジンを搭載した場合に必要なトルク・マッチングおよび過熱保護のための制御機能も備えている。T-700エンジンの制御システムは、パイロットの操作を簡単にし、負担を軽減するように設計されている。このシステムは、従来はパイロットが行っていた制御の多くを自動的に行う。この性能は、次の機能によって実現されている。

このシステムは基本的に、ECU(エレクトリカル・コントロール・ユニット)とHMU(ハイドロメカニカル・コントロール・ユニット)の相互作用によって制御される。通常、HMUはNgを制御して、加速制限、失速およびフレームアウト保護、出力要求に応じたNgの制限、およびVGの作動を行う。ECUは、負荷要求に応じてHMUを調節して、ローター速度を維持し、負荷の配分を調整し、エンジン出力タービン入口温度を制限する。

機器の配置および相互接続

エンジンに供給する燃料の計量およびエンジン制御に必要な基本的な計算は、HMUによって行われる (図 4-18)。エンジンの出力要求に応じた燃料量は、ECUおよびHMUによって計算される。燃料および燃料制御システムは、次の機器で構成される。

T-700-GE-701/701A エンジンが 1発停止 (one engine inoperative, OEI) 状態にある場合には、ECUのオートマチック・コンティンジェンシー・パワー・スイッチにより、過熱防止機能を調節し運転中のエンジンが出力を増加できるようにする。

図 4-19 は、HMUとECUの機能分担を示す。

エンジンは、次の3つの入力により統合的に作動する。

HUMの動作

HMU は、トルク・モーターへの入力がなく、ロードデマンド・スピンドルが最大負荷に設定されている場合、従来のガス・ジェネレータ・パワー・コントロールと同じ動作を行う。 (図 4-20)。エンジンの加速燃料流量およびコンプレッサーVGポジションなどの設定は、NgおよびT2によって制御される。加速 (または減速) 制限は、Wf/P3に応じたNgおよびT2の最大値に応じて設定される。最小流量設定は、エンジンの減速を制御する。メータリング・バルブの最大および最小位置を設定することにより、絶対的な燃料流量が制限される。中間出力のトッピング・ラインは、最大Ng速度を制御する。また、T4.5制御システムに電気的故障が発生した場合にT4.5が過大にならないようにする。これらの機能により、HMUはPASがどのように動かされても、エンジンは安全に運転され、損傷することがない。意図的に燃料コックを閉鎖する場合を除き、PASの動きによってエンジンがシャットダウンすることはない。

ロードデマンド情報は、LDSを介してHMUに伝達される。航空機のローターのコレクティブ・ピッチを下げてLDSの最大設定値を下げると、要求されるNgが通常のPASの設定値から下げられ、Ngの迅速かつ正確なレスポンスが得られる。この新しい設定は、Npおよび負荷制御の機能を満たすようにECU によって調整される。

PASは、最大Ngを設定する。通常、パイロットはPAS 角度を120°に設定し、中間出力が得られるNgが得られるようにする。また、コレクティブ・ピッチを操作することによってLDSの位置を調整し、Ng回転数をローター負荷が要求する出力に応じたものに調整する。PAS 角度120°での実際の馬力は、ヘリコプターが必要とする以上のものになる。

これは次の2つの理由から意図的に行われる。

ECUの動作

ECUは、エンジン搭載のオルタネーターから電力を供給され、次の機能を担う (図 4-21、4-22)。

離陸および上昇

PASレバーは、離陸前に地上アイドル状態から通常の飛行位置である120°まで進められる。これにより、コレクティブがフラットピッチのまま、ローターヘッドは 100%Np/Nr まで加速する。Ngは、PASを進めると上昇するが、Np制御速度が100%に達すると減少する。(Npの制御は、95~101パーセントを選択できるが、100 パーセントが標準である。)

離陸時、コレクティブ・ピッチが増加させると、パワー・タービンのトルク負荷が増加する。それと同時にLDSが回転し、Np/Nr が100% を下回らないようにNgを増加させる。各エンジンのECU は、トルクが一致するように燃料流量を微調整しながら、Np/Nrを100% に維持する。

Ngが増加すると、HMUはブリード・バルブを閉じ、可変ステーターを開いて、燃焼器およびタービンを通る空気流を増加させる。

コレクティブ・ピッチを高い角度まで増加すると、TGTが制限値に近づく可能性がある。その場合、ECUはエンジンへの燃料がそれ以上に増加するのを防ぐように働く。トルク負荷がさらに増加すると、Npを維持するよりも、エンジンを過熱から保護することが優先され、Np/Nrが100%を下回る。

巡航および降下

上昇し終わると、必要なローター揚力が少なくなるため、コレクティブ・ピッチが下げられる。するとLDSが回転して燃料流量およびNgを減少させる。燃料消費を最適化し、失速マージンを維持するため、可変ステーターがわずかに閉じられる。

この間も、ECUは燃料流量の調整を継続する。降下を開始すると、同じ事象が繰り返され、ブリード・バルブが開く状態までNgが減少する。コレクティブ・ピッチが完全に下げられると、オートローテーション(出力オフ状態での降下)へと移行し、トルクがゼロまで低下する。機体のトランスミッション内のオーバーランニング・クラッチにより、負のトルク状態になることが避けられる。エンジンがローターから切り離されると、Nrは100%を超えて自由に加速できるが、両方のエンジンのNpは引き続きを100%に維持される。NrおよびNp回転速度は、コレクティブを再び増加させた場合に生じるローター負荷の増加に備えて高い値に維持される。この状態 (100%Npでゼロ・トルク) を飛行アイドルと呼ぶ。

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発行:Headquarters Department of the Army 1990年11月

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