Основные способы и этапы запуска ГТД. Системы управления процессом запуска ГТД

Динамику процесса наземного запуска авиадвигателя можно представить в виде трёх периодов (этапов), следующих один за другим. В течение каждого этапа на ротор авиадвигателя действуют моменты, при которых ротор находится в состоянии динамического равновесия.

На первом этапе, начинающемся с момента подключения пускового устройства, раскрутка ротора авиадвигателя осуществляется только стартером, без подачи топлива в камеры сгорания. В течение этого периода по всему газовоздушному тракту проходит воздух, причем количество воздуха и его давления за компрессором с ростом частоты вращения ротора авиадвигателя возрастают. Частота вращения выбирается из условий обеспечения надежного воспламенения и устойчивого горения топливно-воздушной смеси и называется пусковой частотой вращения. На этом этапе момент, развиваемый стартером , уравновешивается моментом сопротивления компрессора и инерционных сил

(2.5)

На втором этапе, начинающемся с момента воспламенения горючей смеси, ротор авиадвигателя раскручивается стартером и турбиной, начавшей развивать положительную мощность ( >0). Вращающий момент, развиваемый турбиной с начала вступления ее в активную работу, практически линейно зависит от частоты вращения, т.е.

, (2.6)

где, m и p - постоянные коэффициенты, зависящие от характеристик турбины авиадвигателя на пусковых режимах.

Второй этап продолжается до частоты , называемой частотой сопровождения. При частоте вращения стартер отключается. При равновесной частоте вращения момент компрессора и момент турбины оказываются одинаковыми. Частота является частотой неустойчивого равновесия, так как малейшие отклонения от этой частоты в ту или другую сторону приводит или к остановке двигателя, или к выходу в режим малого газа. Поэтому стартер нельзя отключать при частоте . Кроме того, одновременная работа стартера и турбины сокращает время запуска, исключает возможность перегрева лопаток турбины и камер сгорания, так как расход воздуха через камеры при этом быстро возрастает, т.е. сокращается время работы авиадвигателя на переобогащенной смеси. Поэтому необходимо, чтобы стартер помогал турбине разгонять вращающиеся части авиадвигателя до частоты отключения стартера.

; ;

;

На втором этапе выполняется следующее условие:

Мст + Мт = Мс + J ,

Рис. 3. Этапы(периоды) запуска авиадвигателя.

Движущий момент, состоящий из момента стартера и турбины , должен превышать суммарный момент сопротивления настолько, чтобы вращающиеся части двигателя все время получали необходимое угловое ускорение .

На третьем этапе, начинающемся с момента отключения стартера, происходит самостоятельный разгон ротора авиадвигателя с заданным ускорением под воздействием значительного избыточного момента турбины, обеспечивающего быстрое достижение частоты вращения малого газа. При этом:

, (2.8)

Рассмотренные этапы запуска характерны для процесса вывода на режим малого газа большинства современных авиационных газотурбинных двигателей. В некоторых случаях, для ускоренного вывода отдельных типов двигателей на режим малого газа, третий этап запуска исключают. До частоты вращения, соответствующей режиму малого газа, авиадвигатель раскручивается совместно стартером и турбиной.

Способы запуска:

- на земле (используя стартер)

- в полёте (используя режим авторотации)

Управление программой запуска газотурбинных двигателей можно осуществлять:

- в функции времени, когда операции по запуску выполняются через строго определённые интервалы времени;

- в функции скорости вращения авиадвигателя;

- в функции определённой комбинации этих параметров, когда часть операций выполняется в зависимости от времени, а часть – в зависимости от скорости вращения.

Для управления программой запуска в функции времени применяются электродвигательные автоматы времени типа АВП (автомат времени пуска), АВ (автомат времени), ПМ (программный механизм), КАЗ (командный аппарат запуска). Любой из этих автоматов состоит из электродвигателя параллельного возбуждения ЭД небольшой мощности с электромагнитной муфтой ЭМТ и центробежным регулятором скорости вращения ЦР, редуктора Р и набора профилированных дисков Д с контактным устройством.

Рис. 1.АВП (автомат времени пуска)

Электродвигатель вращает диски, которые воздействуют в определённые моменты времени на контакты, включая и выключая соответствующие агрегаты системы запуска (катушка зажигания, контакторы переключения режимов работы электростартёра и пр.). Автоматы времени обычно размещаются в пусковых коробках и панелях (ПС, ПКС, АПД и пр.), в которых монтируются также коммутационные реле, пусковые сопротивления и контакторы.

Управление программой запуска в функции скорости вращения авиадвигателя осуществляется с помощью тахогенераторов, напряжение с которым подаётся к обмоткам управляющих реле, центробежных выключателей, реле максимальных оборотов РМО. Эти устройства коммутируют соответствующие электрические цепи при достижении заданных скоростей вращения авиадвигателя. Плавное управление программой запуска осуществляется с помощью рассмотренного выше угольного регулятора тока.

Дата добавления: 2015-01-03