趙雪原 ZHAO Xue-yuan；楊福剛 YANG Fu-gang；常誠(chéng) CHANG Cheng

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110043）

（Shenyang Liming Aero Engine(Group)Co.，Ltd.，Shenyang 110043，China）

通用類型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)淺析

趙雪原 ZHAO Xue-yuan；楊福剛 YANG Fu-gang；常誠(chéng) CHANG Cheng

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110043）

（Shenyang Liming Aero Engine(Group)Co.，Ltd.，Shenyang 110043，China）

本文主要對(duì)一般類航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分類、總結(jié),用于提高試車效率。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)；起動(dòng)；故障

1 一般的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的通用起動(dòng)系統(tǒng)的組成與功用

1.1 起動(dòng)系統(tǒng)的大致組成 通常航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)由燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)、扭矩傳遞裝置、燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)、燃燒室及渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。

1.2 各組成部分的一般功用 起動(dòng)系統(tǒng)的功用是：在地面和空中自動(dòng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；在地面冷運(yùn)轉(zhuǎn)渦輪起動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)；在起動(dòng)的任意時(shí)刻中斷起動(dòng)。燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)是起動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子、飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)附件轉(zhuǎn)動(dòng)。燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)用于在地面和空中發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，點(diǎn)燃燃燒室燃?xì)饪諝饣旌蠚狻Ｆ饎?dòng)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，供給并調(diào)節(jié)燃燒室的供油量。

1.3 一般類別的燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的冷運(yùn)轉(zhuǎn)

1.3.1 渦輪起動(dòng)機(jī)的冷運(yùn)轉(zhuǎn) 將發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)換電門扳到渦輪起動(dòng)機(jī)冷運(yùn)轉(zhuǎn)位置，按下工作轉(zhuǎn)換電門的起動(dòng)按鈕，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置開(kāi)始工作，使渦輪起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，但渦輪起動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火，補(bǔ)氧附件以及渦輪起動(dòng)機(jī)的停車開(kāi)關(guān)電磁活門不工作。這樣，當(dāng)電動(dòng)起動(dòng)機(jī)運(yùn)行后，便自動(dòng)停止，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室點(diǎn)火附件也不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不動(dòng)。

1.3.2 一般的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的冷運(yùn)轉(zhuǎn)原理 將發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)換電門扳到發(fā)動(dòng)機(jī)冷運(yùn)轉(zhuǎn)位置，按下工作轉(zhuǎn)換電門前邊的起動(dòng)按鈕，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置開(kāi)始工作，渦輪起動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火，補(bǔ)氧及渦輪起動(dòng)機(jī)停車開(kāi)關(guān)電磁活門投入工作。在接通自動(dòng)起動(dòng)裝置后，渦輪起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)起動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，緊接著渦輪起動(dòng)機(jī)燃燒室被點(diǎn)燃，開(kāi)始發(fā)出功率。當(dāng)渦輪起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)起動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，緊接著渦輪起動(dòng)機(jī)燃燒室被點(diǎn)燃，開(kāi)始發(fā)出功率。當(dāng)渦輪起動(dòng)機(jī)噴嘴前油壓達(dá)到一定時(shí)，或當(dāng)渦輪起動(dòng)機(jī)自由渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到某轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)起動(dòng)機(jī)、渦輪起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火與補(bǔ)氧附件可能提前關(guān)斷，否則將自動(dòng)起動(dòng)裝置關(guān)斷。上述附件關(guān)斷后，渦輪起動(dòng)機(jī)由燃油系統(tǒng)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子也開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室既不噴油也不點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速緩慢上升。當(dāng)自動(dòng)起動(dòng)裝置工作到周期后，渦輪起動(dòng)機(jī)停車開(kāi)關(guān)電磁活門斷電，切斷燃油，渦輪起動(dòng)機(jī)退出工作，發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸回落。

2 通常的航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程

將發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)換電門放在起動(dòng)位置，油門桿放在最小供油位置，按下起動(dòng)按扭接通燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。同時(shí)，起動(dòng)信號(hào)燈開(kāi)始燃亮，在起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器工作后，起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)起動(dòng)機(jī)接通。開(kāi)始帶動(dòng)渦輪起動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)起動(dòng)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，燃油突增電磁閥工作，開(kāi)始向發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室噴嘴供油，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)主點(diǎn)火器開(kāi)始點(diǎn)火。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油流量調(diào)節(jié)由加速調(diào)節(jié)器進(jìn)行。當(dāng)起動(dòng)時(shí)間達(dá)到周期時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功，渦輪起動(dòng)機(jī)退出工作。這時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪單獨(dú)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速到慢車轉(zhuǎn)速。一般的航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇將外界大氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)。氣流經(jīng)過(guò)進(jìn)口導(dǎo)流葉片進(jìn)入風(fēng)扇受到壓縮，提高了壓力，在風(fēng)扇后氣流分為內(nèi)、外涵兩股。其中外涵氣流進(jìn)入外涵道，環(huán)繞著由壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪構(gòu)成的核心機(jī)向后流動(dòng)；而內(nèi)涵氣流經(jīng)過(guò)高壓壓氣機(jī)再次增壓后，進(jìn)入主燃燒室，與噴入的燃油混合，進(jìn)行燃燒以達(dá)到預(yù)定的高溫，高溫高壓的燃?xì)饬鳎?jīng)過(guò)高壓渦輪和低壓渦輪膨脹作功，帶動(dòng)壓氣機(jī)和風(fēng)扇連續(xù)不斷地吸氣增壓。經(jīng)過(guò)渦輪作功后的燃?xì)饬鳒囟葔毫τ兴档?、但仍然很高，與外涵氣流在低壓渦輪后開(kāi)始混合并流入加力燃燒室，再次噴入燃油燃燒以提高溫度（在加力狀態(tài)），然后高溫燃?xì)饬髟谖矅姽軆?nèi)繼續(xù)膨脹加速，最后燃?xì)饬鞲咚倥懦霭l(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生反作用推力。

3 通用類型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作

一般的航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程主要是由主泵調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)起動(dòng)裝置，改變起動(dòng)裝置向發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室總管的供油量。主泵調(diào)節(jié)器是由自動(dòng)起動(dòng)器、自動(dòng)加速器等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)起動(dòng)器、自動(dòng)加速器起主要調(diào)節(jié)作用。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)供油量，開(kāi)始時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，然后由自動(dòng)加速器調(diào)節(jié)。

3.1 自動(dòng)起動(dòng)器 起動(dòng)調(diào)節(jié)器的功用是在地面和空中起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)需油量調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)供油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)能安全、可靠的起動(dòng)。

3.2 自動(dòng)加速器 自動(dòng)加速器在高壓轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器發(fā)出增加燃油供油量指令時(shí)，調(diào)節(jié)主燃燒室中的燃油。自動(dòng)加速器根據(jù)高壓壓氣機(jī)后空氣壓力，高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口空氣溫度，限制燃油供油量的增加速率。

4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)一般的常見(jiàn)故障

4.1 熱懸掛 通常航空發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)入第二階段后，如果供油量增加過(guò)快，可出現(xiàn)排氣溫度過(guò)高現(xiàn)象，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加相對(duì)較慢。發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量偏小油氣比過(guò)大，受排氣溫度限制不得不終止起動(dòng)。否則會(huì)使渦輪葉片過(guò)燒。通過(guò)調(diào)節(jié)加速調(diào)節(jié)器，減少供油量，可有效地排除故障。

4.2 起動(dòng)超溫、超時(shí) 該故障指的是，盡管未出現(xiàn)冷懸掛現(xiàn)象，但是由于起動(dòng)過(guò)程中油氣比不合格，也會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)起動(dòng)過(guò)程中的峰值溫度超出規(guī)定或起動(dòng)時(shí)間超出規(guī)定的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)正確調(diào)整參數(shù)即可解決問(wèn)題。

4.3 冷懸掛 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱懸掛相反，如果起動(dòng)過(guò)程中供油量偏小，排氣溫度過(guò)低，渦輪前溫度低的情況下渦輪功率很小，這樣在第二階段后不能保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速所需的剩余功率，同樣在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能達(dá)到慢車轉(zhuǎn)速，通過(guò)調(diào)整起動(dòng)調(diào)節(jié)器和加速調(diào)節(jié)器，使供油量在起動(dòng)過(guò)程中適度增加，即可排除故障。

5 大氣溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)參數(shù)的影響

5.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)排氣溫度與大氣溫度的關(guān)系 按溫度相似準(zhǔn)則，發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中排氣溫度的峰值隨大氣溫度的提高而提高，因此如果大氣溫度過(guò)高，排氣溫度將有最高限制，否則將會(huì)使渦輪葉片過(guò)燒。

5.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間的溫度特性 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的供油特性確定以后，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口溫度不同，發(fā)動(dòng)機(jī)空氣實(shí)際流量不同，壓氣機(jī)功率也不同，所以起動(dòng)時(shí)間隨大氣溫度而變化。大氣溫度高起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，這是由于高溫氣體更難壓縮引起的。

本文針對(duì)起動(dòng)參數(shù)的調(diào)整以及常見(jiàn)故障的分析，理論與實(shí)踐相結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)全過(guò)程的了解和認(rèn)識(shí)，提高試車效率。

[1]吳鋒,龔小琦,喬松松.高空艙內(nèi)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)試驗(yàn)[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào),2013(10).

[2]郭海紅,潘旭,張志舒.非標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下航空發(fā)動(dòng)機(jī)地面起動(dòng)性能[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào),2013(06).

[3]李凡玉,李軍,江勇,張百靈.改善發(fā)動(dòng)機(jī)高原地面起動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012(05).

The Starting System of General Aircraft Engine

This paper focuses on the classification of starting system of general aviation engine and does a summarization,aims to improve the test efficiency.

aircraft engine；starting system；fault

趙雪原（1983-），男，黑龍江鶴崗人，畢業(yè)于南昌航空大學(xué)，研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)常規(guī)試驗(yàn)技術(shù)。

TM216+.5

A

1006-4311（2014）13-0036-02