Запуск двигателя самолета

множество вариантов запуска авиационных двигателей. совершили свой первый полет с двигателем в 1903 году , использовалось С тех пор, как братья Райт Используемые методы были разработаны с учетом экономии веса, простоты эксплуатации и надежности. Ранние поршневые двигатели запускались вручную. Редукторные системы ручного запуска, электрические и картриджные системы для более крупных двигателей были разработаны между Первой и Второй мировыми войнами.

В газотурбинных авиационных двигателях, таких как турбореактивные двигатели , турбовальные и турбовентиляторные двигатели , часто используется пневматический/пневматический запуск, при этом использование отбираемого воздуха от встроенных вспомогательных силовых установок (ВСУ) или внешних воздушных компрессоров теперь считается распространенным методом запуска. Зачастую с помощью ВСУ (или удаленного компрессора) необходимо запустить только один двигатель. После запуска первого двигателя с использованием отбираемого от ВСУ воздуха перекрестный воздух от работающего двигателя можно использовать для запуска оставшегося(их) двигателя(ов).

Поршневые двигатели

Ручной запуск/поворот пропеллера

Ручной запуск авиационных поршневых двигателей поворотом воздушного винта — самый старый и простой метод, отсутствие какой-либо бортовой системы запуска дает значительную экономию веса. Расположение гребного винта относительно коленчатого вала выполнено таким образом, что поршни двигателя проходят через верхнюю мертвую точку во время качания .

Поскольку система зажигания обычно устроена таким образом, чтобы вырабатывать искры перед верхней мертвой точкой, существует риск отдачи двигателя во время ручного запуска. Чтобы избежать этой проблемы, один из двух магнето, используемых в типичной системе зажигания авиационного двигателя, оснащен « импульсной муфтой », это подпружиненное устройство задерживает искру до верхней мертвой точки, а также увеличивает скорость вращения магнето для создания искры. более сильная искра. При запуске двигателя импульсная муфта перестает действовать и включается второе магнето. ^[1] авиационных двигателей увеличивалась По мере того, как мощность (в межвоенный период), раскачивание пропеллера в одиночку становилось физически затруднительным, персонал наземной команды должен был взяться за руки и объединиться в команду или использовать брезентовый носок, надетый на одну лопасть винта, причем носок имел длина веревки, прикрепленной к концу гребного винта. ^[2]^[3] Обратите внимание, что это отличается от ручного «переворота» радиально-поршневого двигателя, который выполняется для высвобождения масла, застрявшего в нижних цилиндрах, перед запуском, чтобы избежать повреждения двигателя. Оба кажутся похожими, но в то время как запуск вручную предполагает резкий и сильный рывок винта для запуска двигателя, переворот просто выполняется путем поворота винта на определенную заданную величину.

Несчастные случаи происходили во время запуска самолета одним пилотом вручную, высоких настроек дроссельной заслонки, не задействования тормозов или неиспользования противооткатных упоров, что приводило к тому, что самолет трогался с места без пилота за штурвалом. ^[4] «Включение двигателя» при случайно оставленном включенном зажигании и переключателях также может привести к травме, поскольку двигатель может неожиданно запуститься при возгорании свечи зажигания. Если переключатель не находится в стартовом положении, искра возникнет до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, что может привести к резкому отдаче гребного винта.

Хакс стартер

рядом Рабочий стартер Hucks Collection из коллекции Shuttleworth со своим истребителем Bristol F.2.

Стартер Hucks (изобретенный Бентфилдом Хаксом во время Первой мировой войны) представляет собой механическую замену наземному персоналу. Основанное на шасси транспортного средства устройство использует ведомый вал сцепления для вращения гребного винта, который отключается при запуске двигателя. Стартер Hucks регулярно используется в коллекции Shuttleworth для запуска самолетов. ^[3]

Потяните шнур

Самоподдерживающиеся моторные планеры (часто называемые «турбо») оснащены небольшими двухтактными двигателями без системы запуска. Для наземных испытаний шнур наматывается на бобышку гребного винта и быстро тянется вместе с работающими декомпрессорными клапанами. Эти двигатели запускаются в полете за счет работы декомпрессора и увеличения воздушной скорости для вращения пропеллера. В ранних вариантах моторного планера Slingsby Falke использовалась установленная в кабине система ручного запуска. ^[5]

Электрический стартер

Примерно в 1930 году самолеты начали оснащаться электрическими системами, питавшимися от аккумулятора и небольшого ветряного генератора . Изначально системы были недостаточно мощными для управления стартерами. Внедрение мотор-генераторов решило проблему. ^[6]

Внедрение электростартеров для авиационных двигателей повысило удобство за счет дополнительного веса и сложности. Они были необходимы для летающих лодок с высоко расположенными и недоступными двигателями. Стартер питается от бортовой батареи, заземляющего источника питания или от того и другого, а управление осуществляется с помощью ключа или переключателя в кабине. Ключевая система обычно облегчает переключение магнето. ^[6]^[7]

В холодных условиях трение, вызванное вязким моторным маслом, приводит к высокой нагрузке на систему запуска. Другая проблема – нежелание топлива испаряться и сгорать при низких температурах. Были разработаны системы разбавления масла (смешивания топлива с моторным маслом), ^[8] и использовались предпусковые подогреватели двигателя (в том числе освещение костров под двигателем). Система подкачивающего насоса Ki-Gass использовалась для облегчения запуска британских двигателей. ^[9]

Самолеты, оснащенные винтами изменяемого шага или винтами с постоянной скоростью, запускаются с малым шагом, чтобы уменьшить воздушные нагрузки и ток в цепи стартера. ^{[ нужна ссылка ]}

Многие легкие самолеты оснащены сигнальной лампой «стартер включен» в кабине, что является обязательным требованием летной годности для защиты от риска того, что стартер не сможет отсоединиться от двигателя. ^[10]

Стартер Коффмана

Стартер Коффмана представлял собой устройство, приводимое в действие взрывным патроном, при этом горючие газы либо работали непосредственно в цилиндрах для вращения двигателя, либо приводились в движение через зубчатую передачу. впервые представленный на дизельном двигателе Junkers Jumo 205 Стартер Коффмана, в 1936 году, не получил широкого распространения среди гражданских операторов из-за дороговизны картриджей. ^[11]

Пневматический стартер

В 1920 году Рой Федден разработал систему газового запуска поршневого двигателя, которая использовалась на двигателе Bristol Jupiter в 1922 году. ^[3] Система, использовавшаяся в ранних двигателях Rolls-Royce Kestrel, подавала воздух под высоким давлением от наземного агрегата через распределитель с приводом от распределительного вала в цилиндры через обратные клапаны . Недостатки системы можно было преодолеть только за счет перехода на электрический запуск. ^[12]

Запуск в полете

Когда поршневой двигатель необходимо запустить в полете, можно использовать электростартер. Это нормальная процедура для мотопланеров , парящих с выключенным двигателем. Во время фигур высшего пилотажа на более ранних типах самолетов нередко двигатель отключался во время маневров из-за конструкции карбюратора . Без установленного электростартера двигатели можно перезапустить, пикируя самолет, чтобы увеличить воздушную скорость и скорость вращения «ветряного» винта. ^[13]

Инерционный стартер

Инерционный стартер авиационного двигателя использует предварительно провернутый маховик для передачи кинетической энергии коленчатому валу, обычно через редукторы и сцепление , чтобы предотвратить условия чрезмерного крутящего момента. Использовались три варианта: с ручным приводом, с электрическим приводом и их комбинация. натягивается ручной трос или используется соленоид . Когда маховик полностью под напряжением , для включения стартера ^[14]

Газотурбинные двигатели

Для запуска газотурбинного двигателя требуется вращение компрессора до скорости, обеспечивающей подачу достаточного количества воздуха под давлением в камеры сгорания . Система запуска должна преодолевать инерцию компрессора и фрикционные нагрузки, система продолжает работать после начала сгорания и отключается после выхода двигателя на обороты самохолостого хода. ^[15]^[16]

Электрический стартер

Можно использовать два типа электростартера: с прямым запуском (для отключения от двигателей внутреннего сгорания) и стартер-генераторную систему (постоянно включенный). ^[17]

Гидравлический стартер

Малые газотурбинные двигатели, особенно турбовальные двигатели, используемые в вертолетах и крылатых ракет турбореактивных двигателях , могут запускаться с помощью гидромотора с редуктором , использующего давление масла из наземного источника. ^[18]

Воздушный старт

В системах воздушного запуска золотники компрессора газотурбинного двигателя вращаются под действием большого объема сжатого воздуха, воздействующего непосредственно на лопатки компрессора или приводящего в движение двигатель через небольшой турбинный двигатель с редуктором. Эти двигатели могут весить до 75% меньше, чем эквивалентная электрическая система. ^[15]

Сжатый воздух может подаваться от бортовой вспомогательной силовой установки (ВСУ), переносного газогенератора, используемого наземным персоналом, или путем перекрестной подачи отбираемого воздуха от работающего двигателя в случае многомоторного самолета. ^[19]

Газогенератор Turbomeca Palouste использовался для запуска двигателей Spey корабля Blackburn Buccaneer . De Havilland Sea Vixen был оснащен собственным Palouste в съемном подкрыльевом контейнере для облегчения запуска вдали от базы. ^[20] Другие типы военных самолетов, использующие для запуска сжатый воздух, подаваемый с земли, включают Lockheed F-104 Starfighter и варианты F-4 Phantom, использующие двигатель General Electric J79 турбореактивный .

Пускатели сгорания

AVPIN запускается

В версиях турбореактивного двигателя Rolls-Royce Avon использовался турбинный стартер с редуктором, который сжигал изопропилнитрат в качестве топлива. На военной службе этот монотоплив имел обозначение НАТО S-746 AVPIN. Для запуска определенное количество топлива подавалось в камеру сгорания стартера, затем воспламенялось электрически, горячие газы раскручивали турбину на высоких оборотах, а выхлопные газы выходили за борт. ^[21]

Картридж стартера

По принципу действия аналогичный стартеру поршневого двигателя Коффмана, взрывной патрон приводит в движение небольшой газотурбинный двигатель, который посредством шестерен соединен с валом компрессора. ^[22]

Стартер топливно-воздушной турбины (ВСУ)

Разработанные для ближнемагистральных авиалайнеров, большинства гражданских и военных самолетов, требующих автономных систем запуска, эти агрегаты известны под разными названиями, включая вспомогательную силовую установку (ВСУ), реактивный топливный стартер (JFS), воздушную стартовую установку (ВРУ) или газотурбинный компрессор. (ГТК). ^[21] Эти устройства, состоящие из небольшой газовой турбины с электрическим запуском, обеспечивают подачу сжатого воздуха для запуска двигателя, а также часто также обеспечивают электрическую и гидравлическую энергию для наземных операций без необходимости запуска главных двигателей. ^[23] ВРУ используются сегодня в гражданской и военной наземной поддержке для обслуживания самолетов при запуске главного двигателя (MES) и пневматической поддержки отбора воздуха для охлаждения и обогрева системы экологического контроля (ECS).

Стартер двигателя внутреннего сгорания

Двухтактный стартер Riedel от Junkers Jumo 004 . Обратите внимание на ручку-шнур

Интересной особенностью всех трех немецких реактивных двигателей, которые производились до мая 1945 года: немецких двигателей BMW 003 , Junkers Jumo 004 и Heinkel HeS 011, турбореактивных была система стартера, состоявшая из двигателя Riedel мощностью 10 л.с. (7,5 кВт) плоский двухтактный двухтактный двигатель воздушного охлаждения, спрятанный во впускном коллекторе и по сути выполнявший функцию новаторского образца вспомогательной силовой установки (ВСУ) для запуска реактивного двигателя — для Jumo 004 отверстие в крайней носовой части Впускной переключатель содержал D-образную ручную рукоятку , которая запускала поршневой двигатель, который, в свою очередь, вращал компрессор. два небольших бака для смеси бензина и масла . В кольцевом воздухозаборнике были установлены ^[24]

Lockheed SR-71 Blackbird использовал два Buick Nailheads в качестве стартера V8 с большим блоком Chevrolet 454 , которые были установлены на тележке Start Kart AG-330, позже с двигателями .

Перезапуск в полете

Газотурбинные двигатели могут быть остановлены в полете намеренно экипажем для экономии топлива или во время летных испытаний или непреднамеренно из-за нехватки топлива или возгорания после остановки компрессора .

Достаточная скорость полета используется для «ветряка» компрессора, затем включаются топливо и зажигание, бортовая вспомогательная силовая установка может использоваться на больших высотах , где плотность воздуха ниже. ^[16]

Во время набора высоты Lockheed NF-104A реактивный двигатель отключался при наборе высоты 85 000 футов (26 000 м) и запускался по методу ветряной мельницы при снижении в более плотном воздухе. ^[25]

Импульсный реактивный запуск

Импульсные реактивные двигатели - необычные авиационные силовые установки. Однако Argus As 014, использовавшийся в качестве силовой установки для летающей бомбы Фау-1 , и Fieseler Fi 103R Reichenberg были заметным исключением. В этой импульсной струе три воздушных сопла в передней части были подключены к внешнему источнику воздуха высокого давления, для запуска использовался бутан от внешнего источника, воспламенение осуществлялось свечой зажигания, расположенной за заслоночной системой, при этом на свечу подавалось электричество. питание от переносного пускового устройства. ^[26]

Как только двигатель запустился и температура поднялась до минимального рабочего уровня, внешний воздушный шланг и разъемы были сняты, а резонансная конструкция выхлопной трубы поддерживала работу импульсной струи. Каждый цикл или импульс двигателя начинался с открытых жалюзи; Топливо впрыскивалось за ними и воспламенялось, в результате чего расширение газов заставило створки закрыться. Когда давление в двигателе упало после сгорания, заслонки снова открылись, и цикл повторился примерно 40–45 раз в секунду. Система электрического зажигания использовалась только для запуска двигателя; нагрев обшивки выхлопной трубы поддерживал горение. ^[26]

См. также

Указатель авиационных статей

Ссылки

Примечания

^ Том 1988, с. 166.
^ Ламсден 2003, с. 40.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Ганстон 2006, с. 86.
^ Том 1988, с. 202.
^ Харди 1982, с. 174.
^ Перейти обратно: ^а ^б Ганстон 2006, с. 87.
^ Том 1988, с. 167.
^ Ганстон 2006, с. 89.
^ Ганстон 2006, с. 85.
^ Том 1988, с. 165.
^ Ганстон 2006, стр. 87–88.
^ Руббра 1990, с. 40.
^ Уильямс 1975, с. 59.
^ ФАУ 1976, с. 263.
^ Перейти обратно: ^а ^б ФАУ 1976, с. 270.
^ Перейти обратно: ^а ^б Стюарт 1986, с. 33.
^ ФАУ 1976, стр. 271–272.
^ Ганстон 1997, с. 82.
^ ФАУ 1976, с. 277.
↑ Архив Flightglobal — Flight , март 1965 г. Дата обращения: 15 августа 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Ганстон 1997, с. 81.
^ ФАУ 1976, с. 281.
^ ФАУ 1976, с. 283.
^ Ганстон 1997, с. 141.
^ Боуман 2000, с. 173.
^ Перейти обратно: ^а ^б Джейн, 1998, с. 284.

Библиография

Боуман, Мартин В. Lockheed F-104 Starfighter . Рамсбери, Мальборо, Уилтшир, Великобритания: Crowood Press Ltd., 2000. ISBN 1-86126-314-7 .
Федеральное управление гражданской авиации , Справочник по механике планера и силовой установки. Министерство транспорта США, Jeppesen Sanderson, 1976. ISBN 0-89100-079-8
Ганстон, Билл . Разработка поршневых авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 2006 г. ISBN 0-7509-4478-1
Ганстон, Билл. Разработка реактивных и турбинных авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 1997 год. ISBN 1-85260-586-3
Харди, Майкл. Планеры и планеры мира . Лондон: Ян Аллан, 1982. ISBN 0-7110-1152-4 .
Боевые самолеты Джейн времен Второй мировой войны . Лондон. Studio Editions Ltd, 1998. ISBN 0-517-67964-7
Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Уилтшир: Airlife Publishing, 2003. ISBN 1-85310-294-6 .
Руббра, А.А. Поршневые авиационные двигатели Rolls-Royce - вспоминает дизайнер: Историческая серия № 16 : Rolls-Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-87292-200-7
Стюарт, Стэнли. Летаем на больших самолетах . Шрусбери, Англия. Эйрлайф Паблишинг Лтд, 1986. ISBN 0 906393 69 8
Том, Тревор. Руководство пилота 4-Аэроплан-Техническое пособие . Шрусбери, Шропшир, Англия. Эйрлайф Паблишинг Лтд, 1988. ISBN 1-85310-017-X
Уильямс, Нил . Высший пилотаж , Шрусбери, Англия: Airlife Publishing Ltd., 1975 г. ISBN 0 9504543 03

[1] Том 1988, с. 166.

[2] Ламсден 2003, с. 40.

[Gunston86-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Ганстон 2006, с. 86.

[4] Том 1988, с. 202.

[5] Харди 1982, с. 174.

[Gunston87-6] Перейти обратно: ^а ^б Ганстон 2006, с. 87.

[7] Том 1988, с. 167.

[8] Ганстон 2006, с. 89.

[9] Ганстон 2006, с. 85.

[10] Том 1988, с. 165.

[11] Ганстон 2006, стр. 87–88.

[12] Руббра 1990, с. 40.

[13] Уильямс 1975, с. 59.

[14] ФАУ 1976, с. 263.

[FAA270-15] Перейти обратно: ^а ^б ФАУ 1976, с. 270.

[Stewart33-16] Перейти обратно: ^а ^б Стюарт 1986, с. 33.

[17] ФАУ 1976, стр. 271–272.

[18] Ганстон 1997, с. 82.

[19] ФАУ 1976, с. 277.

[20] Архив Flightglobal — Flight , март 1965 г. Дата обращения: 15 августа 2012 г.

[Gunston81-21] Перейти обратно: ^а ^б Ганстон 1997, с. 81.

[22] ФАУ 1976, с. 281.

[23] ФАУ 1976, с. 283.

[24] Ганстон 1997, с. 141.

[25] Боуман 2000, с. 173.

[Jane's-26] Перейти обратно: ^а ^б Джейн, 1998, с. 284.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]