通用類型的航空發動機起動系統淺析

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

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，沈陽 110043）

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

通用類型的航空發動機起動系統淺析

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

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，沈陽 110043）

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

本文主要對一般類航空發動機起動系統進行分類、總結,用于提高試車效率。

航空發動機；起動；故障

1 一般的航空發動機的通用起動系統的組成與功用

1.1 起動系統的大致組成 通常航空發動機起動系統由燃氣渦輪起動機及控制系統、扭矩傳遞裝置、燃燒室點火系統、燃燒室及渦輪、發動機起動燃油調節系統組成。

1.2 各組成部分的一般功用 起動系統的功用是：在地面和空中自動起動發動機；在地面冷運轉渦輪起動機和發動機；在起動的任意時刻中斷起動。燃氣渦輪起動機是起動系統的主要部件，在發動機起動時帶動發動機高壓轉子、飛機和發動機附件轉動。燃燒室點火系統用于在地面和空中發動機起動時，點燃燃燒室燃氣空氣混合氣。起動燃油調節系統的功用是在發動機起動時，供給并調節燃燒室的供油量。

1.3 一般類別的燃氣渦輪起動機與發動機的冷運轉

1.3.1 渦輪起動機的冷運轉 將發動機工作轉換電門扳到渦輪起動機冷運轉位置，按下工作轉換電門的起動按鈕，這時發動機自動起動裝置開始工作，使渦輪起動機的電動起動機運轉，但渦輪起動機的點火，補氧附件以及渦輪起動機的停車開關電磁活門不工作。這樣，當電動起動機運行后，便自動停止，發動機燃燒室點火附件也不工作，發動機轉子不動。

1.3.2 一般的航空發動機的冷運轉原理 將發動機工作轉換電門扳到發動機冷運轉位置，按下工作轉換電門前邊的起動按鈕，發動機自動起動裝置開始工作，渦輪起動機的點火，補氧及渦輪起動機停車開關電磁活門投入工作。在接通自動起動裝置后，渦輪起動機的電動起動機開始轉動，緊接著渦輪起動機燃燒室被點燃，開始發出功率。當渦輪起動機的電動起動機開始轉動，緊接著渦輪起動機燃燒室被點燃，開始發出功率。當渦輪起動機噴嘴前油壓達到一定時，或當渦輪起動機自由渦輪轉速達到某轉速時，電動起動機、渦輪起動機點火與補氧附件可能提前關斷，否則將自動起動裝置關斷。上述附件關斷后，渦輪起動機由燃油系統控制，發動機的高壓轉子也開始轉動，但發動機燃燒室既不噴油也不點火，發動機高壓轉子轉速緩慢上升。當自動起動裝置工作到周期后，渦輪起動機停車開關電磁活門斷電，切斷燃油，渦輪起動機退出工作，發動機高壓轉子轉速逐漸回落。

2 通常的航空發動機起動過程

將發動機工作轉換電門放在起動位置，油門桿放在最小供油位置，按下起動按扭接通燃氣渦輪起動機點火器，并開始計時。同時，起動信號燈開始燃亮，在起動機點火器工作后，起動機的電動起動機接通。開始帶動渦輪起動機的壓氣機渦輪轉子轉動。帶動發動機高壓轉子開始轉動。當起動到一定轉速時，燃油突增電磁閥工作，開始向發動機主燃燒室噴嘴供油，此時，發動機主點火器開始點火。發動機的燃油流量調節由加速調節器進行。當起動時間達到周期時，發動機起動成功，渦輪起動機退出工作。這時由發動機渦輪單獨帶動發動機轉子加速到慢車轉速。一般的航空發動機工作時旋轉的風扇將外界大氣吸入發動機。氣流經過進口導流葉片進入風扇受到壓縮，提高了壓力，在風扇后氣流分為內、外涵兩股。其中外涵氣流進入外涵道，環繞著由壓氣機、燃燒室和高壓渦輪構成的核心機向后流動；而內涵氣流經過高壓壓氣機再次增壓后，進入主燃燒室，與噴入的燃油混合，進行燃燒以達到預定的高溫，高溫高壓的燃氣流，經過高壓渦輪和低壓渦輪膨脹作功，帶動壓氣機和風扇連續不斷地吸氣增壓。經過渦輪作功后的燃氣流溫度壓力有所降低、但仍然很高，與外涵氣流在低壓渦輪后開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），然后高溫燃氣流在尾噴管內繼續膨脹加速，最后燃氣流高速排出發動機，產生反作用推力。

3 通用類型的航空發動機起動燃油調節系統的工作

一般的航空發動機起動過程主要是由主泵調節器調節起動裝置，改變起動裝置向發動機主燃燒室總管的供油量。主泵調節器是由自動起動器、自動加速器等組成。發動機起動過程中自動起動器、自動加速器起主要調節作用。發動機起動供油量，開始時自動調節，然后由自動加速器調節。

3.1 自動起動器 起動調節器的功用是在地面和空中起動發動機時，根據發動機的起動需油量調節發動機的起動供油量，使發動機能安全、可靠的起動。

3.2 自動加速器 自動加速器在高壓轉速調節器發出增加燃油供油量指令時，調節主燃燒室中的燃油。自動加速器根據高壓壓氣機后空氣壓力，高壓轉子轉速及發動機進口空氣溫度，限制燃油供油量的增加速率。

4 航空發動機起動一般的常見故障

4.1 熱懸掛 通常航空發動機在進入第二階段后，如果供油量增加過快，可出現排氣溫度過高現象，這時發動機轉速增加相對較慢。發動機空氣流量偏小油氣比過大，受排氣溫度限制不得不終止起動。否則會使渦輪葉片過燒。通過調節加速調節器，減少供油量，可有效地排除故障。

4.2 起動超溫、超時 該故障指的是，盡管未出現冷懸掛現象，但是由于起動過程中油氣比不合格，也會使發動機出現起動過程中的峰值溫度超出規定或起動時間超出規定的現象。一般來說，通過正確調整參數即可解決問題。

4.3 冷懸掛 航空發動機的熱懸掛相反，如果起動過程中供油量偏小，排氣溫度過低，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子轉速所需的剩余功率，同樣在規定的時間內不能達到慢車轉速，通過調整起動調節器和加速調節器，使供油量在起動過程中適度增加，即可排除故障。

5 大氣溫度對發動機起動參數的影響

5.1 航空發動機起動排氣溫度與大氣溫度的關系 按溫度相似準則，發動機在起動過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高，排氣溫度將有最高限制，否則將會使渦輪葉片過燒。

5.2 航空發動機起動時間的溫度特性 發動機起動過程中的供油特性確定以后，由于發動機的進口溫度不同，發動機空氣實際流量不同，壓氣機功率也不同，所以起動時間隨大氣溫度而變化。大氣溫度高起動時間長，這是由于高溫氣體更難壓縮引起的。

本文針對起動參數的調整以及常見故障的分析，理論與實踐相結合，加強對于發動機起動全過程的了解和認識，提高試車效率。

[1]吳鋒,龔小琦,喬松松.高空艙內渦扇發動機低溫起動試驗[J].航空動力學報,2013(10).

[2]郭海紅,潘旭,張志舒.非標準大氣條件下航空發動機地面起動性能[J].航空動力學報,2013(06).

[3]李凡玉,李軍,江勇,張百靈.改善發動機高原地面起動性能的實驗研究[J].空軍工程大學學報(自然科學版),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，畢業于南昌航空大學，研究方向為發動機整機常規試驗技術。

TM216+.5

A

1006-4311（2014）13-0036-02