Как запускаются турбинные двигатели?

Средством запуска большинства турбинных двигателей является воздух высокого давления. Этот источник кровотечения обычно поступает из APU, но также может поступать из уже работающего двигателя (crossbleed start) или внешней тележки huffer .

В некоторых самолетах запуск полностью контролируется FADEC и должен только инициироваться и контролироваться летным экипажем, а в других самолетах определенные шаги должны быть инициированы вручную.

Процесс ниже лучше всего описывает турбовентиляторный двигатель. Читайте @Falk s ответ для получения информации о различиях с турбовинтовыми двигателями.

Основы турбовентилятора

См. изображение ниже (кредит: K. Aainsqatsi, Википедия):

Части двигателя, о которых я буду говорить ниже:

• Вентилятор N1, вал N1 и турбина N1 которые показаны в зеленом цвете и обозначены «вентилятор/компрессор низкого давления», «вал низкого давления» и «турбина низкого давления». Эти блоки соединены и двигают как одна часть.
• Компрессор N2, вал N2 и турбина N2, показанные в пурпуре и обозначенные «высокий компрессор давления», «высокий вал давления» и «высокая турбина давления». Эти соединены и двигают как одно, но независимо от вала N1. Un-изображенный вспомогательный привод который зацеплен к валу N2 для того чтобы управлять вспомогательным оборудованием двигателя.
• Горячий раздел, изображенный желтым цветом и обозначенный «камера сгорания». Здесь постоянно горит огонь в реактивном двигателе.

запуск двигателя

Процесс запуска двигателя следует этой основной формуле

• Через отверстие клапанов воздуха стравливания, воздух стравливания послан к стартеру турбины воздуха. Эти приборы типично используют воздух стравливания высокого давления закрутить и включить центробежную муфту соединенную к приводу вспомогательного оборудования двигателей. Это, в свою очередь, приводит к вращению вала N2 в двигателе.

• При вращении вала N2 компрессор N2 и турбины N2 вращаются. Это начинает нагнетать воздух через двигатель спереди назад.

• С вспомогательным валом и N2 валы закручивая, вспомогательное оборудование должны начать работать и это может быть подтвержено индикациями давления масла на EICAS.

• С увеличенным вращением N2 зажигание будет включено. Эти воспламенители расположены в горячей части двигателя и производят небольшие искры. На EICAS должно быть указано, что зажигание активно.

• При дальнейшем увеличении вращения N2 будет вводиться расход топлива. Это будет проверено на EICAS. Как только поток топлива замечен, важно, чтобы следующая остановка произошла довольно скоро.

• Выключи свет! Топливо освещено зажиганием и теперь пожар горя в горячем разделе поставленном воздухом от компрессора производит тягу через турбины N2 и N1.

• Поскольку двигатель создает тягу на турбине N1, вал N1 вращает вентилятор N1, и EICAS заметит это увеличение вращения N1. Скорости вращения N1 и N2 увеличиваются.

• Над порогом N2, клапаны стравливаемого воздуха поставляя стартер турбины воздуха закроют и стартер отключит. Воспламенители выключатся на некотором пороге N2.

• Двигатель установит в стабилизированную неработающую установку тяги.

Что может пойти не так?

• Завис старт

  • N2 не вращается достаточно для введения потока топлива.
  • Каждый запуск имеет ограничение по времени, и запуск будет прерван.

• Нет воспламенителей

  • Прервать пуск и включить воспламенители.
  • Позвоните MX.

• Отказ воспламенить

  • Подача топлива введена но свет с не происходил в свойственном таймфрейме
  • Топливо накапливается в двигателе, и если свет не происходит, это может быть повреждающим.
  • Запуск прерывается, и для очистки двигателя выполняется сухой двигатель.

• Превышение ИТТ

  • Обычно существует ограничение в температуре между турбинами во время запуска двигателя.
  • Если это превышено, запуск должен быть прерван
  • Это может потребовать координации с MX перед попыткой другого запуска.

• Стартер воздушной турбины не выходит из зацепления

  • Это должно быть исправлено перед отъездом
  • В некоторых двигателях MX может исправить это при работающем двигателе.

• Запорный клапан стравливаемого воздуха, питающий стартер воздушной турбины, не закрывается

  • Это может потребовать выключения двигателя для устранения
  • Однако в некоторых самолетах этот клапан может быть вручную закрыт MX при работающем двигателе
  • Требуется координация с MX.

• Беглец N1 или N2

  • Если FADEC не управляет потоком топлива должным образом, двигатель может не успокоиться, но продолжать вращаться.
  • Прервать старт.
  • Координируйте с MX перед попыткой перезапуска.

Как насчет запуска двигателя в воздухе?

Если двигатель терпит flameout, то воздушнодесантный рестарт может быть попытан. Эти запуски обычно происходят одним из нескольких способов:

• Начало поперечной прокачки
• Начало APU
• Начало ветряной мельницы

Начало ВСУ по существу тот же процесс, что и выше. Начало crossbleed, которое можно также сделать на том основании, просто заменяет идущий двигатель на установке наивысшей мощности для того чтобы обеспечить воздух стравливания для начинать и в противном случае это же как выше.

Интересным началом является начало ветряной мельницы. Необходимость в этом означает, что произошло что-то плохое. Для того чтобы начать ветряную мельницу, это значит что никакие источники воздуха стравливания для того чтобы поставить стартер турбины воздуха. Это может означать, что все двигатели выключены и ВСУ недоступен (плохо!), или просто, что выпускные клапаны для выключения двигателя не удалось закрыть и не могут быть открыты.

Для EMB-145, с которым я знаком, начало ветряной мельницы требовало спуска со скоростью между 260 KIAS и 320 KIAS и не могло быть предпринято выше FL250. Короче говоря, вы надеетесь, что массового потока через двигатель достаточно, чтобы вращать компрессор N2, как ATS. С индикацией N2 в конверте airstart двигателей вы вводите искру и топливо и надеетесь, что двигатель загорится. В худшем случае, если вы слишком медленно и не можете обеспечить достаточный поток воздуха до выключения света, двигатель может быстро перегреться и быть поврежден. По этой причине особенно важно прервать этот вид запуска, как только обнаружена аномалия.

Если вы хотите узнать о реактивных двигателях, пожалуйста, прочитайте ответ @casey. Это очень подробно и хорошо.

Есть несколько турбинных двигателей, которые запускаются по-другому. Речь идет о турбовальных или турбовальных двигателях. Известный пример турбина PT6, поставляя силу к много малых турбин-приведенных в действие самолетов пропеллера как серия воздуха короля Beachcraft и Cheyenne и JetProp Пайпера.

Эти двигатели состоят из двух частей, газогенератора и турбины свободной мощности. Газогенератор в значительной степени реактивный двигатель. Он состоит из входа, компрессора, камеры сгорания и турбины. Я не знаю ни одного турбовинтового двигателя с соплом для создания тяги, как у реактивного двигателя, но если кто-то из вас знает об этом, я бы хотел прочитать ваш комментарий. На турбовальном двигателе выхлопные газы вообще не используются для создания тяги, поэтому некоторые из них даже инвертированы (компрессор в задней части двигателя, но по причине все еще питается воздухом от входа, направленного вперед). Возможно, вы заметили, что в некоторых турбовальных самолетах выхлоп очень близок к опоре — вот причина.

30.000 RPM, prop speed < 3.000 RPM). " data-translation="Второй компонент свободная турбина силы, управляемая вытыханием газогенератора, управляя пропеллером через коробку передач уменьшения (скорость турбины свободной силы > 30.000 RPM, скорость упорки > » data-type=»trSpan»>Второй компонент свободная турбина силы, управляемая вытыханием газогенератора, управляя пропеллером через коробку передач уменьшения (скорость турбины свободной силы > 30.000 RPM, скорость упорки > В большинстве двигателей эти компоненты удерживаются вместе только корпусом двигателя, поэтому они называются свободными силовыми турбинами.

Теперь мы все имеем базовое представление о таком двигателе и можем говорить о последовательности запуска. К газогенератору подключен так называемый стартерный генератор. В основном это электродвигатель, питаемый от батареи (или любого другого источника постоянного тока), используемого для вращения вала газогенератора. Как только двигатель запущен этот мотор можно использовать как генератор поставляя силу DC. Если вы посмотрите на принципы электродвигателя и генератора постоянного тока, вы увидите, что они технически одинаковы. Вам нужно только изменить некоторые соединения. Это обычно сделано путем работать трехпозиционный переключатель коромысла «старт—генератор».

Последовательность запуска почти такая же, как и для реактивного двигателя:

• Провернуть вал газогенератора стартером
• При определенной скорости вращения (обычно 10-15%) добавляют топливо
• Контроль параметров двигателя
• Переключиться на генератор

Обычно свободная силовая турбина начинает вращать пропеллер очень скоро после добавления топлива, так или иначе, некоторые двигатели оснащены тормозом пропеллера, предотвращающим вращение секции свободной силовой турбины. Это полезно для того чтобы привестись в действие раздел генератора газа только для того чтобы получить электрическую или гидровлическую, иногда пневматическую силу — некоторый вид APU. Серия ATR Aerospaitiale известный пример. Называется он»гостиничный режим».

Отличные ответы до сих пор. Есть несколько других способов запуска реактивного двигателя.

F-16 имеет двигатель соединенный к коробке передач с специальным, высокоскоростн-сбалансированным валом. Муфта где вал соединяется с коробкой передач. Также к коробке передач прикреплена меньшая турбина, известная как стартер для реактивного топлива (JFS), размером примерно с большой арбуз, также с муфтой. Коробка передач также имеет гидравлические насосы и генераторы.

Чтобы запустить самолет:

1. главный двигатель снят с коробки передач
2. JFS сцепляется с коробкой передач
3. гидравлическое давление подано от аккумулятора к насосу, причиняя его работать как гидровлический мотор, который поворачивает коробку передач
4. поворачивая коробка передач закручивает вверх JFS к пункту что она достигает начиная скорость
5. топливо подается в JFS, зажигание срабатывает и начинается
6. JFS дросселирует вверх, производя около 200 лошадиных сил
7. когда JFS бежит полный наклон, муфта вала двигателя включает
8. поворачивая вал вращает главный двигатель до тех пор пока он не достигнет скорость начала
9. как только главный двигатель достигает определенной скорости, JFS снимается с коробки передач и выключается
10. вращающийся двигатель приводит в действие генераторы и гидравлику, подзаряжая давление в аккумуляторах в следующий раз, когда ему нужно начать

В некоторых отношениях это похоже на бульдозер или другую тяжелую технику. Многие из них имеют небольшой «двигатель пони» с электрическим стартером, который затем производит комбинацию мощности/крутящего момента, необходимую для запуска основного двигателя. Как только главный двигатель бежит, мотор пони declutches и выключает.

Другие, более старые самолеты, такие как F-100 Super Sabre, использовали небольшой заряд взрывчатого вещества (стартовый патрон, по существу большой холостой). Вы бы установили его в двигатель. Пилот будет электрически запустить его в выхлопную турбину, которая будет вращать двигатель достаточно (вы надеялись), чтобы получить все это, чтобы начать скорость, а затем включить топливо и системы зажигания. Если тележка не выстрелила должным образом, вам пришлось подождать некоторое время, пока она остынет, прежде чем вы сможете ее снять. Вы бы не хотели, чтобы он уходил на рампе (возможное присутствие паров топлива) или в ваших руках (ой!).

Теперь моя очередь добавлять экзотические способы запуска реактивного двигателя.

У Jumo 004 Me-262 и Ar-234 был небольшой поршневой двигатель в Центральном шипе, который был электрически запущен, но также мог быть запущен вручную механиком. Вы когда-нибудь замечали отверстие в середине шипа, и кольцо застряло в нем (см. левое изображение ниже)?

Кольцо было прикреплено к струне, с помощью которой можно было запустить поршневой двигатель (на рисунке справа). Это может намотать двигатель сам по себе до 2000 оборотов в минуту. При 500 — 1000 об / мин пилот включал зажигание. Теперь начальное сгорание помогло еще больше закрутить двигатель, пока при 5000 оборотах в минуту поршневой двигатель не расцепится. Тогда пилот мог бы продвигать дроссели медленно до 8700 об / мин, максимум.

Что может пойти не так? Много:

• Поршневой двигатель не будет отсоединяться.

• Недостаточный расход топлива, чтобы двигатель не разгонялся. В холодных температурах топливные насосы должны были быть включены, но только вверхдо 3000 об / мин.

• Зажигание не начнется достаточно скоро. Затем вращающийся двигатель будет подавать топливо в камеру сгорания, где оно будет собираться и вдуваться в задний обтекатель двигателя. Когда сгорание началось, собранное топливо также сгорело бы, что привело бы к возгоранию двигателя.

• Пилот слишком быстро включит дроссели. Это поставило бы слишком много топлива к камере сгорания и нагрело бы турбину над своим пределом. Только с более высоким воздушным потоком около дизайнаскорость может быть противопожарной. —

Другая процедура запуска-это процедура J-58 В SR-71, которая была удивительно похожа. Только то, что стартер был намного больше и не входил в состав двигателя: это была нестандартная конструкция двух настроенных Buick 455 V-8s, соединенных вместе на тележке и приводящих в движение вертикальный приводной вал, который приводил двигатель из порта под гондолы двигателя. Для того чтобы начать зажигание, специальная вызванная смесь triethylborane была впрыснута, потому что холодное JP-7 (специальное топливо для J-58s) не воспламенило бы собой. Как только двигатель заработал, тележка была отключена.

Двигатели Buick часто терпели неудачу и позже были заменены двумя большими блоками Chevy. Также, двигатели смогли быть запущены с надутым воздухом. См. эту ссылку для получения дополнительной информации.

Что еще может пойти не так? Этот список очень похож …

Для очень простого запуска турбины, без FADEC или компьютерного управления, вот видео запуска турбины вертолета Mosquito XET.

Дроссельная заслонка на 50%, затем вернуться в положение холостого хода.

Включить стартер.

При 17% об / мин включите воспламенитель.

При 30% оборотах включите топливо… гул указывает на то, что горящая горелка загорелась.

На 50% выключите стартер.

На 70% выключите воспламенитель.

На 100%, он готов к полету.

Москит использует солнечную газовую турбину 90 hp первоначально сделанную для резервных генераторов, которая одна причина почему весь пакет (относительно) недорог: вокруг $65k-70k для вертолета приведенного в действие турбиной.

Требуется некоторая сборка…