Характеристики на пускането на авиационен газотурбинен двигател
Смородникова А. В. Въведение
Бързото развитие на конструкцията на самолетни газотурбинни двигатели (GTE) и широкото им използване налагат да се проучат характеристиките на процеса на стартиране на двигателя и да се подобри стартовото оборудване. В авиацията тези характеристики отразяват степента на готовност на самолета за полет, а работата на елементите на системата за изстрелване пряко влияе върху безопасността на полета, надеждността на работата и ресурса на двигателя.
Общи концепции на стартовия процес
За да можете да използвате всеки двигател по предназначение, е необходимо да го приведете в минимално стабилен режим на работа. Процесът на влизане в този режим, наречен режим на празен ход, е стартирането на двигателя.
За да стартирате двигателя, е необходимо работната среда да бъде доведена до състояние, при което е възможно стабилно протичане на работния процес. Работният процес на GTE се характеризира с непрекъснато изгаряне на горивно-въздушната смес в горивната камера.
Стабилното изгаряне на горивно-въздушната смес е възможно само когато необходимото количество въздух непрекъснато се подава в горивната камера под определено свръхналягане. Въздухът се подава към горивната камера от компресора:
Както се вижда от формула (1), мощността, изразходвана за работата на компресора, зависи от въздушния поток през двигателя, степента на въздушна компресия в компресора и ефективността. Колкото по-висок е въздушният поток през двигателя, степента на въздушна компресия и по-ниската ефективност на компресора, толкова повече мощност е необходима за завъртане на компресора [1].
Класификация и основи на системата за изстрелване
За да се осигури надеждно стартиране на двигателя, е необходим специален набор от устройства и устройства върху двигателя и върху самолета. Комплекс от такива единици и устройства, заедно с взаимосвързани комуникации от различен вид, съставлява стартова система или стартова система.
Стартовата система включва възли и устройства, които осигуряват предварително завъртане на ротора на двигателя; агрегати за подаване на гориво и запалване на горима смес в горивната камера; устройства, които осигуряват стабилна работа на двигателя по време на стартиране; устройства, които създават необходимата последователност и автоматичност на системата за изстрелване.
Типът на системата за стартиране се определя от типа на предварително въртящия се агрегат на ротора на двигателя и вида на източника на енергия. Като предварително въртящи се агрегати най-често се използват електрически стартери и турбо стартери, работещи на различни видове горива.
Захранванията могат да бъдат във въздуха, монтирани на самолет или летище.
Теглото и размерите на системите за стартиране на този двигател зависят от вида на избраната система за стартиране и времето, през което двигателят трябва да бъде приведен в режим на празен ход [2].
2.1. Електрически стартови системи
Електрическите стартови системи се използват широко за стартиране на различни турбореактивни и турбовинтови двигатели поради факта, че се характеризират с простота на управление и лекота на автоматизация на стартовата работа, надеждност в експлоатация, простота и лекота на поддръжка.
Електрическите стартови системи изпитват значително увеличаване на теглото поради увеличената мощност.
3. Стартиращо устройство
Стартовото устройство е проектирано да завърти GTE ротора до скорост, при която се осигурява надеждно запалване на горивото в горивната камера и GTE турбината започва да развива положителна мощност на вала на ротора на GTE, достатъчна за по-нататъшно независимо завъртане Стартовото устройство е част от стартовата система на газотурбинния двигател; системата за автоматично управление (ACS) на газотурбинния двигател се включва и изключва според сигналите.
При повечето GTE стартовото устройство е свързано към ротора на двигателя чрез кинематично задвижване и е разположено върху задвижващата кутия на двигателя. За двигатели с един ротор се използва и директно задвижване, когато пусковото устройство е поставено в кокс на компресора и е директно свързано с ротора на газотурбинния двигател. Използването на директно задвижване на стартовото устройство позволява да се намали теглото и размерите на двигателя и да се опрости неговата кинематична диаграма.