Система управления запуском и розжигом авиадвигателя

Система управления запуском и розжигом ГТД служит для обеспечения перевода авиадвигателя из нерабочего состояния в установившийся режим малого газа, который характеризуется наименьшими оборотами турбины, при которых он может устойчиво работать длительное время.

Для запуска газотурбинного двигателя необходимо принудительно, от внешнего источника энергии раскрутить вал турбины компрессора, подать в камеру сгорания определённое количество топлива, воспламенить его. При этом процесс максимально автоматизируется, с целью обеспечения заданной устойчивости протекания процедуры запуска и предотвращения механических и тепловых перегрузок элементов двигателя.

Состав типовой системы

Система состоит из пускового устройства (стартера), агрегатов подачи топлива, системы зажигания и аппаратуры программного управления. Пусковые устройства бывают электрические (электростартеры и стартер-генераторы), турбокомпрессорные (турбостартер — малогабаритный ГТД) и воздушные (возушная турбина, работающая на сжатом воздухе). Короткоресурсные «одноразовые» турбореактивные двигатели крылатых ракет могут запускаться от пиротехнических (пороховых) стартеров.

Процесс раскрутки, подачи топлива и его воспламенения регламентируется специальными программными устройствами по времени и по частоте вращения компрессора.

Работа системы

Электрическая раскрутка от стартера или стартер-генератора обычно применяется на небольших ГТД и ВСУ. Питание подаётся от наземных источников электроэнергии, а также от бортовых аккумуляторов или генератора работающей бортовой ВСУ. Вал стартер-генератора соединяется с валом ГТД через двухскоростной редуктор и обгонную муфту. Передаточное отношение редуктора автоматически меняется, в зависимости о направленя передачи крутящего момента — в стартерном режиме оно больше. Кроме того, применяется ступенчатая подача электроэнергии, для уменьшения нагрузки на трансмиссию и большей плавности хода.

Более мощные авиадвигатели раскручиваются от работающего турбостартера (ТС), который представляет собой малогабариный газотурбинный двигатель, который в свою очередь, имеет небольшой электростартер, систему зажигания и подачи топлива, но в упрощённом виде. Турбостартер обычно работает на том же топливе, что и основной двигатель. В конструкции турбостартера применяют две турбины — одна служит для привода компрессора ТС, а вторая служит для раскрутки компрессора двигателя. Валы турбостартера и двигателя соединены через редуктор и обгоную муфту. Процесс запуска турбостартера и время его работы регламентируется программным устройством.

Воздушный стартер — это турбоагрегат, работающий на сжатом воздухе. Сжатый воздух, как правило, поступает от турбины компрессора работающей ВСУ, представляющей собой малогабаритный автономный ГТД, выполняющий на борту летательного аппарата роль энергоузла. Сжатый воздух может подаваться и от наземных установок или воздушных баллонов, а также от турбины компрессора соседнего, уже запущенного авиадвигателя. Воздушные стартеры ввиду простоты и надёжности нашли широкое применение на мощных двигателях.

В процессе раскрутки, в строго заданной последовательности включается подача пускового топлива к пусковым форсункам и система зажигания. Подача топлива обеспечивается топливными насосами, заслонками и электрокранами, до момента полного воспламеннения основного топлива и начала интенсивной раскутки турбины. После воспламенения топлива система зажигания автоматически выключется.

Процесс запуска регламентиуется программным устройством (автоматической панелью запуска — АПД), представляющим собой электромеханический программно-временной агрегат, состящий из электродвигателя постоянного тока, редуктора, центробежного регулятора частоты вращения и пакета профилированных дисков с микровыключателями. Более современные системы собраны на полупроводниковой элементной базе. Сигналы определённых частот вращения турбины ГТД снимаются центробежными выключателями или определяются тахометрической аппаратурой двигателя. Управляющие программные сигналы подаются на блоки, агрегаты, заслонки, электрокраны не напрямую, а через силовую коммутационную апаратуру, реле и контакторы.

Система зажигаия состоит из агрегата зажигания (индукционной катушки), преобразующего напряжение бортсети в переменный ток высокой частоты, и свечей зажигания. Используются полупроводниковые и свечи поверхностного разряда. Сила тока на свечах достаточно велика и способна убить человека. В разрядниках агрегатов зажигания многих ТРД применяется радиоактивный изотоп.

Система розжига форсажа по принципу работы во многом схожа с системой запуска. Точно также подаётся форсажное топливо в форсажную камеру, на некоторое время включаются свечи форкамеры и приходит воспламенение топлива.

При запуске двигателя в воздухе (неважно, ТРД или ТВД) раскрутка турбины происходит от набегающего потока воздуха, поэтому при заданных оборотах авторотации включается подача топлива и зажигание, программа наземного запуска не включается. Признаком успешного запуска является рост оборотов и повышение температуры выходящих газов.

Для прекращения работы двигателя служит отсечной топливный клапан, который прерывает поступление топлива в камеру сгорания. Этот клапан управляется рычагом останова двигателя (РОД), или стоп-краном.

В процессе запуска двигателя система контролирует достаточно много параметров. Программа автоматически прекращается при затянутом запуске (зависании оборотов), превышении температуры газов за турбиной или падению давления масла, и конечно, при срабатывании пожарной сигнализации. Впрочем, в любой момент запуск двигателя может прекратить лётчик или бортинженер нажатием на кнопку «стоп» или переводом РОД.

Литература

• Авиационное оборудование / под ред. Ю. П. Доброленского. — М.: Военное издательство, 1989. — 248 с. — ISBN 5-203-00138-3