第10章起动和点火系统GasTurbineAero

10.1.3 起动机
电动起动机
第10章起动和点火系统 GasTurbineAero
10.1.3 起动机
二、燃气涡轮起动机
燃气涡轮起动机实际上是一台完整的小型涡轮轴发动机。 一般由单面单级离心式压气机、回流式燃烧室、单级向心式 涡轮、单级动力涡轮、减速器、离合器等组成。除此之外， 还应有自己的燃油系统、滑油系统、起动系统等。 优点是：起动功率大、不依赖地面电源、可以多次重复使用。 缺点是结构复杂。
10.1 起动系统
0、组成：
(1)起动机:带动发动机转子并加速到一定转速; (2)起动燃油系统:供给起动发动机时所需要的燃油,以
便与空气混合形成可燃混合气; (3)起动点火装置:在燃烧室内形成火源以便点燃燃烧室
内的可燃混合气; (4)自动装置:使起动系统各附件按规定的顺序与时间,
自动投入或退出工作,保证起动过程自动化
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10.2.1 概述
燃气涡轮发动机的点火系统在下列情况下工作： （1）地面起动、空中再起动时提供高值电能； （2）起飞、着路以及恶劣天气，连续提供低值电能； （3）特殊情况，如探测到压气机喘振，为防止熄火，自动 提供高值电能到两个电嘴； （4）选择防冰时，提供连续低值电能。
当
后，在任一转速下，均能使
机能稳定工作。
，发动
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10.1.1 起动过程
讨论：
降低慢车转速，可能缩短起动时间和减小起动功率， 但慢车转速过低，会使发动机在慢车状态时的涡轮前燃气 总温T3*接近最大允许值，从而影响发动机的加速性与恶化 慢车时的工作条件。
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10.2.2 高能点火器
图10-9 晶体管式直流点火器
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10.2.2 高能点火器
二、交流高能点火器
交流高能点火器由变压器、整流器、储能电容、扼流线 圈、放电间隙、放电电阻和安全电阻等组成。
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10.1.1 起动过程
一、起动过程定义：
使发动机转子的转 速由零增加到慢车 转速的过程称为起 动过程。
图10-2 起动第过10章程起的动和三点火个系阶统 段
GasTurbineAero
10.1.1 起动过程
二、起动的三阶段：
根据发动机起动过程中，带动转子转动的扭矩与转子阻力 矩的变化情况，可以将起动过程分为三个阶段： （1）由起动机开始带动发动机转子转动起,到涡轮发出功 率,转子仅由起动机带动； （2）由涡轮开始发出功率起,到起动机脱开为止,转子由 起动机和涡轮共同带动； （3）由起动机脱开时止,到发动机进入慢车状态,转子由 涡轮单独带动。
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2.起动和点火系统
图 10 -8 断 续 器 式 直 流 点 火 器
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10.2.2 高能点火器
2. 晶体管式直流点火器
晶体管式直流点火器的工作原理与断续器式直流点 火器相似。区别只是用晶体管断续电路即晶体管脉冲发生 器取代直流断续器机构。
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10.1.1 起动过程
第一个阶段：由起动机开始带动发动机转子转动起 （n=0），到涡轮开始发出功率时止（n=n1）。
在这个阶段，带动发动机转子加速的驱动力来 自起动机，作用在转子上的加速力矩为起动机输出 的扭矩与转子阻力矩（主要包括气动阻力矩、机械 摩擦阻力矩以及传动附件的力矩等）之差，即
断续器式 晶体管式
§ § 高能电容复合式 §
直流输入低压(2000伏) 交流输入高压(20000伏)
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10.2.2 高能点火器
一、直流高能点火器
直流高能点火器分为断续器控制和晶体管控制两种。
1. 断续器式直流点火器
断续器式直流点火器由断续器机构、感应线圈、高 压 整流器、储能电容器、扼流线圈、放电间隙、放电电阻 和安全电阻等组成。
第10章起动和点火系统GasTurbineAero
2020/11/25
第10章起动和点火系统 GasTurbineAero
第十章 起动和点火系统
主要内容： v 10.1 起动系统 v 10.2 点火系统 v 10.3 典型的起动和点火系统
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10.0 引言
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10.1.1 起动过程
小结：
n1，涡轮开始发出功率；np，自持转速； n2，起动机脱开转速； ni，慢车转速。 n1 ＜np ＜n2＜ni
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10.1.2 不正常起动
发动机起动过程中，由于各种因素可能造成 不正常起动和起动失败，主要有：不点火、热起 动、起动超温、转速悬挂等。
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10.1.2 不正常起动
一、不点火
在规定的时间限制内（如在喷嘴供油后10秒），排气温 度或转速指示不增加，表明发动机未点火，应关断起动电门。 进行冷转排出余油后，可接通该发空中点火电门（或起动电 门置“连续”位），检查点火电嘴跳火情况，如跳火正常， 可再次起动。否则，应排除点火故障后再起动。
பைடு நூலகம்0.1.1 起动过程
第二个阶段：由涡轮开始发出功率时起（n=n1），到 起动机脱开时止（n=n2）。
在这个阶段，起动机和涡轮转子共同带动发动机 转子加速。发动机获得的加速力矩为：
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10.1.1 起动过程
讨论：
当
时，
叫做自持转速，这时
当
时，
，仅有涡轮不能带动发动机转子；
高能点火器
高压导线
低值输出（3～6焦耳）
图10-7 点火系统的组成
1号电嘴 2号电嘴
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10.2.2 高能点火器
根据使用的低压电源不同，高能点火器分为直流高能点火 器和交流高能点火器两种。
输入电源：直流电和交流电两种。
§
§ § 点火系统 §
直流点火系统 交流点火系统
目前民用航空发动机大多采用空气涡轮起动机。
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10.1.3 起动机
空气涡轮起动机
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10.1.3 起动机
空气涡轮起动系统
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10.1.3 起动机
空 气 起 动 机 的 气 源
10.2.2 高能点火器
图10-10 交流高能点火器
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10.2.2 高能点火器
工作情况： § 通电→经变压器产生高压交流电→整流器整流→储能 电容充电→能击穿放电间隙→储能电容器储存的能量 经扼流圈→向电嘴供电→在电嘴放电表面上发生强烈 的闪光放电→产生火花→点燃混合气。
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10.2.1 概述
v 燃气涡轮发动机的点火系统由两套系统组成 § 两个变压器， § 两个电火激励器 § 两根高压导线， § 两根中间导线 § 两个电嘴。
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10.2.1 概述
电源
高值输出（10～20焦耳）
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10.1.3 起动机
燃气涡轮起动机
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10.1.3 起动机
三、空气涡轮起动机
空气涡轮起动机属于无压气机的涡轮起动机，由单级涡轮， 减速器，离合器和传动轴等组成。
空气涡轮所需的空气，可来自地面气源车、辅助动力装置 或已起动的发动机。 优点：输出扭矩大、重量轻、结构简单、工作可靠、使用方便。 其缺点是需要外界气源，不能单独起动发动机。
当
时，
，但转速接近 时，不能脱开起动机
，一般起动机脱开转速
起动机脱开过早或过晚都不适宜，脱开过早会由于加速力矩小 而延迟起动时间，甚至使发动机起动失败；脱开过晚，起动机功率 要求大。
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10.1.1 起动过程
第三个阶段：由起动机脱开时起（n=n2），到发动 机进入慢车状态时止（n=ni）。
10.0 引言
二、起动的条件：
转动发动机
供油
点火
将发动机转子带转 使适量空气进入燃 点燃燃烧室内的油
到一定转速
烧室并与燃油喷嘴 气混合气
喷出的燃油相混合
起动系统
燃油系统
点火系统
起动过程中三个系统的工作相互协调，并在循环开 始后，由起动控制电路自动调节三个系统的工作。
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注意：燃气涡轮发动机的点火系统与活塞式发动机的点 火系统的差异。
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10.2.1 概述
所有燃气涡轮发动机都采用高能点火装置，而且总是 装备双套系统。
点火系统的功用是：产生电火花，点燃混合气。 v组成
§ 电源 § 高能点火器 § 高压导线 § 点火电嘴 v点火器的输出 § 高值输出：10 — 12焦耳 § 低值输出：3 — 6焦耳 v所以是复合点火系统。
10.0 引言
二、涡轮喷气发动机的典型起动程序
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10.1 起动系统
起动系统的功用是用来使发动机从静止状态过渡到 稳定的慢车工作状态。
民用飞机要求起动系统能用最经济的方法起动并对 旅客的影响最小，且较好的可靠性。
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10.1.2 不正常起动
三、转速悬挂
起动过程中，在发动机点火以后，转速上升缓慢，甚至 停滞而不能达到慢车转速，称为转速悬挂。操作人员应在EGT 超限之前中止起动。
转速悬挂的可能原因有：空气起动机供气不足（或管道有漏 气等）；起动机脱开过早；燃油系统调节不当，使供油量过 大；压气机有故障；涡轮有故障；场温过高；场压过低。
一、起动与点火系统功用:
v 使发动机由静止状态过度到稳定的慢车转速工作状态。 v 点火系统还应能单独工作，以实现空中再点火以及恶劣
天气情况下为防止发动机熄火而进行的常明灯式的持续 点火 v 起动系统也应能单独工作，以实现“干冷转”和“湿冷 转”，用于发动机检查、维修后的试车。
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一般采用直流电动机作为电动起动机。目前已广泛使用起 动-发电机。
优点是：使用、维护方便，尺寸小，易使起动过程自动化。 缺点是：重量大，起动扭矩不够大，不适用于中、大型发动机， 供它所需的机载蓄电瓶较重。另外，起动机的功率对外界气温 与电压的变化比较敏感。
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在这个阶段，由涡轮转子单独带动发动机转子 加速。这时发动机获得的加速力矩为：
第10章起动和点火系统 GasTurbineAero
10.1.1 起动过程
讨论：
慢车转速是指涡轮扭矩等于转子阻力矩时的转速，也称 为空车转速，这时，发动机基本不产生推力。
时，涡轮扭矩始终大于发动机的阻力力矩， 发动机不能稳定工作；
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10.1.2 不正常起动
二、热起动和起动超温
➢ 热起动：在起动过程中，EGT上升较快有超温的趋势。 ➢ 起动超温：在起动过程中，EGT上升很快，而且超过了规
定 的最大允许限制值。这时应立即停车，检查故障原因 并排故。 ➢ 热起动和起动超温原因 一般是由于油气比过富而造成的。燃油调节器故障、结 冰或压气机前部有障碍物都可能造成油气比不正常。
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10.1.1 起动过程
讨论：
一般在
时，起动机的扭矩
比发动机转子的阻
力矩 大1.0～1.5倍。如果将 值提高，对燃烧室的点燃与
稳定燃烧有利，但起动机的功率要求较高；反之，起动机的功率
可以较小，但不利于燃烧室的点燃与稳定燃烧。
第10章起动和点火系统 GasTurbineAero
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10.1.3 起动机
§分类 • 电动起动机， • 燃气涡轮起动机 • 空气涡轮起动机。
§目前民用航空发动机大多采用空气涡轮起 动机。
§其他形式的起动机（火药起动机等）
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10.1.3 起动机
一、电动起动机