Как запускают турбореактивный двигатель

Как запускается двигатель самолета? Рассказывает пилот самолета.

Реактивный двигатель — это очень интересная вещь, а запуск его необычен. Попробую как можно короче и проще объяснить вам что там, да как.

Если посмотреть на разрез турбины, то мы увидим, что внутренности у нас состоят только лишь из камеры сгорания, компрессоров и самого вентилятора, именно его вы и видите на фото сверху. Т.е. подразумевается, что все это дело должно вращаться воедино. И да, оно на самом деле так и есть, но только когда двигатель запущен.

Как все это заставить начать вращаться?

Да-да, это и является самым сложным моментом. Турбина способна сама поддерживать свое вращение. Пламя будет гореть само в камере сгорания, соответственно, и лопатки вращаться. Нужно только топлива не забывать подавать.

Но изначально вентилятор не вращается, поэтому и двигатель не может начать работать. Какого-либо дополнительного двигателя для раскрутки тут тоже нет. Как тогда все это дело запускается?

Да очень просто!

Для этого используется вспомогательная силовая установка — ВСУ. Это третий, очень похожий, реактивный двигатель в самолете. Только размер его гораздо меньше. Он сам запускается от электрического привода. А свои обороты поддерживает самостоятельно, после раскрутки. Жжет керосин, конечно же.

Но ВСУ — очень маленький двигатель, поэтому и раскрутить его просто. Наши же под крыльями — огромны, и раскручивать их очень тяжело. Именно поэтому была придумана система, которая отбирает часть воздуха от ВСУ и под большим давлением «выдувает» его на турбины. От этого напора лопатки начинают раскручиваться.

В момент, когда вращение становится достаточно быстрым, подаются искра и топливо в основной двигатель. Тем самым он начинает работать уже самостоятельно. Чуть позже отключают отбор воздуха и двигатель начинает работу сам, без поддержки.

Если вам понравилась статья — подписывайтесь на мой канал и ставьте палец вверх, мне всегда очень приятно!

Приятного вам дня 🙂

Еще пара интересных статей:


Источник

Как всё запущено?

И ведь не даром!
Что характерно, именно вот за этой решёточкой

и прячется то, без чего мы, несмотря ни на что, никак бы не запустились в полёты.

А именно — ради чего и —
стартер!

Рассмотрим рисунок углем.
более всего среди здесь нам заметны и интересны серая коробочка (правее) и серебристая труба (левее).

Серая коробка со множеством разъёмов снизу — это «наше всё» двигателя — его электронный блок управления — FADEC.
Но сегодня — не он главный.
Белые толстые провода (4 штуки) — это жгут для передачи трёхфазного тока 115 В 400 Гц от электрического генератора двигателя к самолётным потребителям.
А вот толстая труба — это как раз подвод сжатого воздуха к стартеру.

Сам стартер крупнее:

Несмотря на важность для двигателя, штука это незамысловатая — всего лишь высокооборотная воздушная турбина.
Подаваемый воздух раскручивает турбину стартера, которая уже через коробку приводов агрегатов передаёт вращение на ротор турбокомпрессора.

Читайте также:  Как устроен двигатель спортбайка

Когда-то давно, на заре турбореактивных двигателей, роторы раскручивались с помощью стартер-генераторов.
Это было такое устройство, которое в полёте вырабатывало электричество, приводясь от ротора двигателя;
а на запуске потребляло электричество от аккумуляторов и само раскручивало ротор.
Вроде как экономичненько — два в одном, да?
Но всё было хорошо до тех пор, пока двигатели не стали мощнее, а роторы — больше и тяжелее.
Для их раскручивания требовались уже большие и тяжёлые электрические стартеры. Дополнительной проблемой стало то, что для раскрутки инерционного ротора от аккумуляторов требуются большие ёмкости, а значит, и масса аккумуляторов.
К тому же большие токи потребления вынуждали тянуть длинные толстые медные провода. А медь — металл тяжёлый. Другие же металлы подходили гораздо хуже из-за худшей проводимости для электрического тока.

Из положения вышли следующим образом.
Для уменьшения массы проводов в самолёте перешли на повышенное напряжение в электрической сети — теперь это трёхфазное 115 В переменного тока частотой 400 Гц.
А для уменьшения массы стартера применили вот как раз такую конструкцию — воздушная турбина.

В этом двигателе воздушный стартер весит всего лишь 17 кг. Тогда как электрический стартер-генератор, например, вертолётного двигателя ТВ2-117 (от Ми-8) весит порядка 40 кг. Мощности двигателей сильно несопоставимы 🙂 Там — 4 аккумулятора, тут — 2.

Откуда же берётся сжатый воздух для стартера?
Он вырабатывается вспомогательной силовой установкой (рус. — ВСУ, англ. — APU) — небольшим газотурбинным двигателем, расположенным обычно в хвосте самолёта прямо под килём. Этот маленький двигатель уже свободно запускается и от небольших самолётных аккумуляторов.
Если ВСУ не работает, то на земле источником сжатого воздуха является УВЗ (установка воздушного запуска), а в воздухе — соседний двигатель.

Теперь о том, для чего, собственно, раскручивать ротор турбокомпрессора.
Для выработки тяги двигателем нужно вращать вентилятор — он даёт бОльшую часть тяги.
Вращается он от турбины низкого давления, приводимой потоком горячих газов.
Горячий газ вырабатывается газогенератором двигателя, который состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины высокого давления.
Турбокомпрессор — это соединённые единым валом компрессор высокого давления и турбина высокого давления. Их вал соосен валу, соединяющему вентилятор и турбину низкого давления, и механически никак с ним не связан.
Компрессор сжимает воздух, который засасывает со входа двигателя.
Воздух сжимается потому, что на выходе нам нужен сжатый горячий газ, и гораздо выгоднее сжигать топливо в сжатом воздухе, чем в несжатом. К тому же так меньше размеры камеры сгорания.
Турбина получает из камеры сгорания газ, получившийся в результате сгорания паров топлива в сжатом воздухе, и раскручивается этим горячим газом, который передаёт ей свою энергию.
Часть энергии газа расходуется турбиной высокого давления на привод компрессора, а часть приводит турбину низкого давления, которая крутит вентилятор (для получения основной части тяги двигателя).
То есть, в любом случае изначально ротор двигателя нужно раскрутить.

Что происходит во время собственно запуска?

Читайте также:  Расход топлива двигателя абк

Нехитрыми манипуляциями пилот включает систему запуска двигателя. Далее автоматика будет всё делать сама.

Закрывается автоматически отбор воздуха от ВСУ на кондиционирование салона.

Открывается подача топлива в двигатель.

Открывается воздушный клапан подачи воздуха от ВСУ к стартеру.

Если клапан неисправен и не открывается электрически, это тоже не проблема — на земле его можно открыть вручную поворотом рукоятки. Для этого в районе клапана обычно есть лючок. Например, такой:

Воздух по виденной уже трубе проходит к турбине стартера и начинает его раскрутку. При этом начинает вращаться (через коробку приводов) ротор турбокомпрессора. При вращении также приводится топливный насос высокого давления, который повышает давление топлива до необходимого для нормальной работы топливной аппаратуры и форсунок.

На оборотах 16% N2 (то есть ротора высокого давления) начинается работа свечей зажигания.

На оборотах 22% открывается подача топлива к форсункам, и в камере сгорания из искры возгорается пламя. Теперь уже в раскрутке ротора двигателя стартеру помогает и турбина.

На оборотах 50% энергии турбины становится достаточно для самостоятельной раскрутки ротора, и стартер отключается (перекрывается подача к нему сжатого воздуха). Отключается зажигание, и горение в камере сгорания поддерживается теперь само.

Далее двигатель сам, за счёт турбины, выходит на нормальные обороты малого газа — примерно 60% N2 (компрессора высокого давления) и 20% N1 (вентилятора и компрессора низкого давления).

Всё удовольствие продолжается порядка минуты.
Присутствующие в кабине наслаждаются видом параметров двигателя на верхнем дисплее ECAM:

В левой верхней части:
N1 — обороты вентилятора и КНД.
EGT — температура газов в турбине низкого давления (ТНД).
N2 — обороты КВД и ТВД.
F. F. (fuel flow) — текущий расход топлива.

Оставшиеся в этот раз за бортом просто смотрят на тёплый воздушок из сопла 🙂

Хм. и чё там в этом запуске такого загадочного.

Как обычно, не забываем учить мат. часть.

Источник

Принцип работы ТРД (турбореактивного двигателя) самолёта

Очень много самолётов оснащены двигателем ТРД. Если у вас ассоциация связана с самолетом — это шум, то знайте, что это шум производит двигатель из-за большого количества оборотов лопаток на вентиляторе или по технической терминологии входного устройства

Это тот самый двигатель про который пойдет речь. Выглядит страшно, не правда ли? Но если знать основы, то уже становится лучше.

Это схематический чертёж ТРД. Само «сердце» самолета состоит из: входного устройства, компрессора, камеры сгорания, турбины и реактивного сопла.

Принцип работы.

Воздух из атмосферы попадает в входное устройство, точнее лопатки вентилятора (входного устройства) движутся с такой скоростью, что воздух сам туда попадает(есть один из важных параметров. Это удельный расход воздуха) то есть этот термин удельный расход воздух гласит, что сколько килограммов воздуха пройдет через В.У. за 1 секунду. При запуске двигателя, В.У. так сильно затягивает воздух, что может затянуть и человека.

Компрессор.

После того как воздух прошёл через входное устройство в компрессоре он сжимается, чтобы его масса была такой же, но объём в разы меньше. Также в компрессоре резко увеличивается температура. Для чего? Чтобы он загорелся в камере сгорания.

Читайте также:  Моргает лампа давления масла на холодном двигателе

Камера сгорания.

В камеру сгорания подаётся уже сжатый и нагретый воздух и тут происходит следующее: через определенные каналы, а именно через каналы в которых подаётся топливо от крыла, а точнее в топливной системе которая находится внутри крыла в камеру сгорания. Топливо распыляется в нагретый воздух выходит и попадает в турбину.

Турбина.

Поскольку горячий воздух выходит очень быстро, то именно он разгоняет турбину, а сама турбина это некий еще один вентилятор, но лопасти находятся под углом, тем самым создают подъёмную силу именно та, что нас нужна. Сама турбина сделана из специального материала, которые выдержит такую температуру. Осталось дело за малым. Это реактивное сопло.

Реактивное сопло.

Горячий воздух выходит очень быстро, плюс ко всему этому реактивное сопло зауженно на конце, а здесь играет уравнение неразрывности, а оно гласит, что «чем шире сосуд, тем медленней будет проходить скорость и наоборот» тем самым зауженное сопло играет нам только на руку, ведь оно увеличивает скорость, а это то что нам нужно.

Источник

Подскажите как запускает реактивный двигатель.

Воспламенение от оборотов не зависит, топливо можно зажечь всегда, но нет смысла необходимо обеспечить устойчивое горение, а для этого надо обеспечить подачу воздуха. Воздух в камеру сгорания нагнетается компрессором, вот и надо его раскручивать. Схем запуска много, самый простой это воздушный запуск т. е. раскручивают сжатым воздухом. Сжатый воздух берут или из баллонов, или используют специальные машины или установки или его подает вспомогательная силовая установка — ВСУ. Вторая схема это электрический запуск, обычным стартером но тут проблема, чем больше двигатель тем больше электричества съедает стартер, своих АКБ на это редко хватает, поэтому приходиться запитываться с внешних источников например с аэродромных передвижных агрегатов АПА или же от генератора ВСУ. Третья схема это использования турбостартера, это тот же принцип что и на тракторах с пускачем, запускается маленький двигатель и он раскручивает большой. Есть схема запуска с пороховым стартером, он часто использовался например для ГТД крылатых ракет, его же использовали для многих первых реактивных самолетов, например на Канберрах.
Определенных оборотов нету у каждого двигателя своя характеристика главное обеспечить необходимое количество воздуха в камере сгорания и давление воздухо-воздушной смеси. В многодвигательных самолетах обычно остальные двигатели запускаются от первого.

Так запускают все газотурбинные двигатели ГТД — турбореактивные (ТРД) , турбовинтовые (ТВД) , турбовальные и турбовентиляторные.

«В реактивном двигателе нет турбины!»
Я тоже так думал. Но читал недавно книгу Фейнмана «Какое ТЕБЕ дело до того, что думают другие», там часть книги посвящена расследованию взрыва Чепленджера. Так он там несколько раз упоминает о турбинах используемых в двигателе. Я не искал подробностей.

____
А по поводу пуска .
Знакомый дед, работал директором элеватора еще во времена кукурузы Хрущева, рассказывал, что у них сделали большую сушилку кукурузы в которой для сушки использовался списанный с истребителя реактивный двигатель. Поначалу запускали как положено, от аккумулятора. Затем аккумулятор сел и запускали крутнув руками, а пламя зажигали факелом.

Источник

Adblock
detector