Пусковые топливные системы и магистрали

Классификация стартеров

Для раскрутки роторов двигателей используют автономные электрические, механические стартеры. Малогабаритные газотурбинные двигатели.

Стартеры, как правило, воздействует на ротор двигателя через муфту включения. Имеются воздушные стартеры, которые передают сжатый воздух в баллонах через распределитель непосредственно в цилиндры поршневых двигателей, когда поршень находится в верхней мертвой точке или после её прохождения.

Определяющим фактором при выборе системы запуска являются:

o вес и габариты;

o надежность запуска как аэродромных, так и бортовых при любых условиях эксплуатации.

Электрические стартеры. Для запуска ГТД используют электрические стартеры прямого действия, у которых осуществляется непосредственная связь через механическую передачу с ротором двигателя. Эти стартеры рассчитаны на кратковременную работу . Для запуска ПД можно использовать инерционный стартер. Производится раскрутка маховика стартера, а затем соединение с коленвалом ПД. Но для запуска ГТД таким стартером требуется большее время прокрутки, причем валу ротора приходится сообщать большие обороты, чем валу ПД.

В последних моделях двигателя широко используют стартер генераторы, которые при запуске выполняют функцию стартера, а при работе двигателя – генератора. Это сокращает вес и стоимость системы запуска. Электрическая система используется для запуска двигателя с небольшим моментом инерции или в том случае, если время вывода их на режим малого газа не очень мало.

Последнее время используются электрические стартеры постоянного тока. Скорость вращения их в процессе запуска автоматически регулируется по заранее выбранной программе.

Поршневые стартеры. В виде бензиновых двухтактных двигателей воздушного охлаждения использовались на ранних ГТД. Они имели незначительный ресурс, сложную конструкцию, имели большую напряженность всех деталей двигателя.

Компрессорные турбостартеры. Представляет собой малогабаритный высокооборотный ГТД (55000 об/мин), подшипники скольжения, центробежные компрессоры, приводимые в действия турбиной.

Достоинства:

o получение при незначительных габаритах и весе значительной мощности (100 л.с.)

o многократность запусков, что объясняется малым расходом электрической энергии и топлива.

Недостатки:

o большая продолжительность запуска 2 минуты, так как процессы запуска самого турбостартера и двигателя совершаются последовательно;

o меньшая надежность по сравнению с электрическими, из-за сложности.

Бескомпрессорные. В зависимости от рабочего тела действующего на турбину статора: 1) воздушные, 2) парогазовые, 3) пороховые.

Воздушные турбостартеры могут работать на холодном или подогретом воздухе. В последнем случае увеличивается объемный расход воздуха через стартер, что повышает его мощность, предотвращает обледенение турбины, которое возможно при резком понижении температуры воздуха вследствие его расширения. Стартеры, работающие на подогретом воздухе, называются воздушно-тепловыми.

В воздушных турбостартерах применяют сжатый воздух, который накапливается в бортовых или аэродромных баллонах или подается бортовой газотурбинной установкой, компрессором запущенного двигателя, аэродромной компрессорной станцией. Положительными качествами этих турбостартеров являются простота, надежность, большая мощность, малое время запуска и работа при невысоких температурах. Однако они вместе с источниками сжатого воздуха получаются довольно тяжелыми. Трудности с обеспечением достаточного количества сжатого воздуха являются основными недостатками этих стартеров.

Воздушно-тепловые турбостартеры работают на сжатом воздухе, запасенном в бортовых или аэродромных баллонах. Для подогрева воздуха имеется специальная топливная магистраль. В камеры сгорания подают топливо и сжатый воздух. Система зажигания обеспечивает первоначальную работу свечей. Температура газов в камере сгорания достигает 2000⁰С. Преимуществами этих стартеров являются большая мощность (300—500 л. с), малое время запуска до (5 сек) и небольшой вес; недостатками — зависимость от источников сжатого воздуха и необходимость организации охлаждения камеры сгорания и ее тепловой изоляции от частей запускаемого двигателя.

Парогазовые турбостартеры применяют пар, газ, парогаз, получаемые в результате горения, разложения и химической реакции различных веществ. Для создания рабочего тела, вращающего турбину, можно использовать:

o смесь продуктов сгорания углеводородного топлива с перегретым водяным паром;

o парогаз, получаемый при разложений перекиси водорода;

o газ, получаемый при химической реакции между жидкими топливом и окислителем или в результате разложения однокомпонептного топлива.

Турбостартер, работающий на смеси продуктов сгорания углеводородного топлива с перегретым водяным паром, представляет собой воздушно-тепловой турбостартер с добавлением системы впрыска воды в камеру сгорания. Вода, испаряясь, понижает температуру газа перед турбиной, увеличивает расход газа через нее и мощность. Однако такие стартеры нуждаются в резервуаре с водой и в устройстве для подачи воды насосом или сжатым воздухом. Это увеличивает вес. В условиях низких температур необходимо располагать теплой водой, что усложняет эксплуатацию.

Пороховые стартеры используют энергию пороха, заключенного в пиропатронах и воспламеняемого искрой. Температура газов на турбине достигает 1700—1900 С. Мощность стартера большая (300—400 л. с.) при очень малом весе. Время раскрутки запускаемого двигателя весьма малое (2—3 сек). Несмотря на эти преимущества, пороховые турбостартеры не получили широкого распространения из-за высокой температуры газов, невозможности принудительного прекращения запуска, взрывоопасности и понижения мощности при низких температурах (уменьшается скорость сгорания).

На некоторых типах ГТД в качестве пускового топлива применяют бензин, который по сравнению с керосином лучше испаряется и воспламеняется. Использование бензина для запуска двигателей вызвало применение его для питания турбостартеров. Это потребовало отдельной пусковой топливной системы. Наличие двух топливных систем вносит осложения в эксплуатацию летательных аппаратов.

Пусковая топливная система включает в себя агрегаты, установленные на летательном аппарате (бак для пускового топлива, подкачивающий насос, фильтр, редукционный клапан), и пусковую топливную магистраль двигателя (пусковой топливный насос, управляющие устройства и пусковые форсунки). Пусковое топливо под давлением, создаваемым подкачивающим насосом, поступает к фильтру и далее через управляющие устройства (краны) - к пусковой топливной магистрали двигателя.

Заправку пусковым топливом производят через горловину, расположенную в верхней части бака. Пусковым топливом обычно является бензин Б-70 с добавкой масла. Дренаж пусковой топливной системы осуществляется самостоятельно или через дренаж основной топливной системы.

Если двигатели запускаются на топливе, которым постоянно питаются, то они имеют пусковые топливные магистрали (рисунок справа).

Топливо по этим магистралям от подкачивающего насоса двигателя направляется к электромагнитному клапану, а затем — к пусковым форсункам. Такое устройство облегчает эксплуатацию, и оно получило широкое распространение.

Дата добавления: 2014-12-26