某型航空发动机起动系统的分析与研究

某型航空发动机起动系统的分析与研究

摘要:本文以相关技术资料为依据,通过实际工作的探索与机会,结合故障排除经验,以某型发动机为主要对象,较全面系统地阐述了该型发动机起动系统的工作原理,并对影响启动的外界因素加以说明和分析。希望能够帮助大家进一步熟悉和了解发动机起动系统概况。

关键词:涡轮启动机自动起动装置主燃烧室空中起动

发动机由静止状态过渡到慢车状态的过程称为发动机的起动过程。起动系统由燃气涡轮起动机、扭矩传动装置、主燃烧室点火系统、补氧系统、发动机起动燃油调节系统组成。发动机能否进入到稳定的工作状态,起动系统的工作正常与否是关键,特别是空中起动系统的工作将直接影响飞行安全。

1 某型发动机起动系统主要技术数据及基本工作原理概述

(1)起动系统主要技术数据。

①某型发动机起动时间不大于75 s(从按下起动按钮到发动机进入n2换算=67%状态止),在外界大气温度大于20 ℃时,起动时间不大于90 s。

②起动最高温度800 ℃。

③涡轮启动机温度工作范围-60 ℃～+60 ℃;高度范围在海拔

2500 s以下。

④起动电源,专用交流115 V电源或机上电瓶。

(2)某型发动机起动工作基本原理。

某型发动机起动过程,根据涡轮启动机(俗称小发)和发动机涡轮功率的变化情况,可分为三个基本阶段。

①第一阶段:从涡轮起动机开始带动发动机转子转动到涡始投入工作为止。此阶段发动机转速由零上升到n1。起动开始时,涡轮起动机带动发动机转子转动,同时起动点火装置产生火源,当转速增加到n1时燃烧室内油气混合被点燃,形成稳定的火焰。这时涡轮开始发出功率,起动的第一阶段结束。第一阶段的剩余功率为:

△N1=N起-N压-N损

N起为涡轮起动机功率；

N压为压气机功率；

N损为机械损失功率。

②第二阶段:从涡轮投入工作时起,到涡轮起动机停止工作为止。这一阶段由涡轮起动机和发动机涡轮共同带动发动机转子转动。所以第二阶段的剩余功率△N2表达为:

△N2=N起+N涡-N压-N损

N我为涡轮功率。

③第三阶段:从涡轮起动停止工作到转速上升到慢车为止。第三阶段由涡轮独立工作带动发动机转子加速。此阶段的剩余功率为: △N2=N涡-N压-N损

实际工作过程中,上述发动机起动过程的三个阶段是由发动机自动起动装置和发动机综合调节器按照起动时序和发动机各阶段的工作参数,发出控制指令来实现的,整个过程是一个连续、自动调节的过程。

2 涡轮起动机系统简述

涡轮起动机本身是一台涡轴式燃气涡轮发动机,由于体积较小故又称为小发。起主要功用就是在地面起动初期,带动发动机高压转子转动,是发动机最初的动力源。关于小发的具体工作这里将不作详细说明。

3 某型发动机起动控制系统的工作概况

某型发动机起动系统是在自动起动装置和发动机综合调节器的控制下,向主燃烧室点火系统、起动燃油调节系统、发动机补氧系统等发出控制信号,使各系统协调工作,完成发动机的起动工作。

(1)主燃烧室点火系统。

①主燃烧室点火系统的组成及功能。

主燃烧室点火系统是由点火附件和两个半导体点火电嘴组成,主要用于在地面和空中起动发动机时,点燃燃烧室内的油气混和气。

②主燃烧室点火系统的工作。

地面起动发动机时,当按下起动按钮第10 s时,由发动机自动起动装置向点火附件发出信号,接通主燃烧室点火系统,当发动机高压转子转速达到35%时,由发动机综合调节器向自动起动装置发出指令,切断主燃烧室点火系统。

(2)起动燃油调节系统。

①组成及功能。

起动燃油调节系统主要由起动自动器、加速调节器、燃油分配器、燃油喷嘴等组成。该系统用于在发动机起动时,供给并调节主燃烧室内的供油量。

②起动燃油调节系统的工作。

起动燃油调节系统向主燃烧室输送的燃油分两部分组成,一部分为定量调节燃油,一部分是未定量燃油(俗称急增补油),当起动自动调节装置工作到第22 s或高压转子转速达17%时,控制供油磁活门打开,定量与非常量燃油同时供向主燃烧室,3 s后急增补油电磁活门断电,

切断急增补油。n2≤40%的起动燃油调节工作,由定量燃油单独调节完成,燃油流量W1=182～308 kg/h,供油规律Wf/P31=f(n2R)。在n2＞40%的燃油调节工作由加速调节器负责。

(3)发动机补氧系统。

发动机补氧系统氧气由容量为4 L的氧气瓶储存。用于在地面起动发动机时向小发燃烧室补氧,在空中起动时向主燃烧室补氧。正常情况储存的氧气可供单发起动5次。

(4)在自动起动装置和综合调节器控制下发动机起动系统协调工作过程概述。

1)发动机地面起动工作过程。

按下起动按钮1～2 s,涡轮起动机排气门打开,当排气门打开72°时,接通排气门上的微动电门,自动起动装置开始记时工作,起动点动机开始带动小发运转,起动信号灯燃亮。

当起动机进行到第5 s左右时,发动机高压转子开始转动,在自动起动装置时序电路控制下,第10 s时发动机就开始点火,当起动进行22 s或高压转子转速n2=17%时,定量燃油电磁活门和急增补油电磁活门在控制信号下同时打开,向主燃烧室供油,3 s后切断急增补油。当起动进行到n2=35%时,发动机综合调节器发出控制信号,使主燃烧室点火系统断电。当起动机进行到n2=53%或60 s时,涡轮起动机供油电磁活

门断电,小发退出工作,这时由涡轮单独作功带动发动机加速到慢车状态。

当地面起动工作过程中,如果有特殊情况需要中止起动,可以通过按压停车按钮在n2=53%或60 s内来实现。

2）发动机空中起动的工作过程。

发动机空中起动系统包括自动起动、惯性起动、空中再次起动和遭遇起动四种起动方式,下面将分别加以说明。

①自动起动。

飞行员空中发现停车后,将油门杆收到停车位置,再推到慢车位置,这时油门钢索传动上的“油门杆起动终点电门”接通,自动起动装置控制发动机点火装置工作20 s。

自动起动过程中,如果高压转子转速n2<35%时,由综合调节发出控制指令,使急增补油电磁活门工作3 s,保证发动机成功起动。

②惯性起动。

飞行过程中,油门杆在慢车以上,高压转子转速n2<53%,或自动起动工作20s后n2仍低于53%时,则由自起动装置发出接通惯性起动系统的控制指令。首先,使主泵内的停车电磁活门工作0.5～0.8 s,清除燃烧室内的余油,然后再控制主燃油室点火附件工作8 s。同样,若此时