Электрооборудование систем запуска и зажигания двигателя и ВСУ

ВСУ имеет интерфейсы со следующими системами:

- система электроснабжения,

- система пожаротушения ВСУ,

- топливная система,

- центральные системы предупредительной сигнализации,

- центральные системы индикации,

- система отбора воздуха от ВСУ.

 

При запуске ВД блок ECU посылает команду контактору запуска на подачу электрической энергии к стартёру. Стартёр через промежуточные шестерни коробки приводов приводит во вращение ротор ВД. По мере увеличения частоты вращения ротора блок ECU формирует сигнал на подачу топлива в камеру сгорания и подачу электроэнергии к свече зажигания. При достижении ротором ВД частоты вращения, составляющей 50 % от номинальной, блок ECU отключает стартёр, так как мощности двигателя достаточно для дальнейшего увеличения частоты вращения ротора без подачи мощности от стартёра. При 95 % от номинальной частоты вращения ротора блок ECU отключает систему зажигания, так как температуры и давления топливовоздушной смеси в камере сгорания достаточно для продолжения процесса горения без подвода электричества к свече зажигания.

При установившемся режиме работы ВД частота вращения ротора равна

45 585 rpm (100 %). При этом температура выходящих газов является температурой на установившемся режиме.

Количество топлива, расходуемого ВД на установившемся режиме, необходимо для работы ВД без отбора мощности на привод генератора и без отбора воздуха в СКВ и на запуск маршевых двигателей.

При достижении 99 % от номинальной частоты вращения ротора ВД блок ECU посылает сигнал «Готов к нагрузке» блоку управления генератором. Получив сигнал, блок управления генератором автоматически включает генератор ВСУ. При этом на роторе ВД появляется нагрузка, уменьшающая его частоту вращения. Блок ECU поддерживает частоту вращения ротора на заданном уровне и подаёт сигнал в регулятор расхода топлива на увеличение подачи топлива в камеру сгорания. Увеличение подачи топлива приведет к возрастанию температуры выходящих газов ВД.

 

Система запуска и зажигания включает следующие подсистемы:

— подсистема зажигания,

— подсистема запуска.

 

Описание подсистем

Подсистема зажигания

Подсистема зажигания предназначена для импульсного создания искры высокого напряжения, предназначенной для воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания во время запуска ВД. Коробка зажигания преобразует входное напряжение постоянного тока от аккумуляторных батарей в импульсное напряжение и по высоковольтному

проводу передаёт его свече зажигания. Между электродами свечи зажигания образуется искра, воспламеняющая топливовоздушную смесь.

 

Подсистема запуска

Подсистема запуска предназначена для раскручивания ротора ВД до требуемой частоты вращения, составляющей приблизительно 50 % от номинальной частоты. Эта величина колеблется в зависимости от высоты полёта. Во время запуска ВД стартёр через приводную

муфту передаёт механическую энергию вращения ротору ВД. В результате ротор раскручивается до требуемой частоты, при этом электрическое питание стартёра отключается блоком ECU. Когда собственная частота вращения ротора ВД превысит частоту вращения вала стартёра муфта отключит привод шестерни ротора ВД.

Запуск ВД можно повторить, не дожидаясь полной остановки ротора ВД. Повторный запуск возможен при выбеге (остаточной частоте вращения ротора ВД), составляющем не более 12 % от номинальной частоты вращения. Возможно проведение трех последовательных попыток запуска ВД. После третьего неудачного запуска необходимо прекратить попытки на 1 час для охлаждения стартёра.

 

Описание основных компонентов

А. Коробка зажигания

Коробка зажигания может работать от источников электропитания постоянного тока напряжением от 10 до 36 V. Нарушение полярности не приведёт к повреждению коробки зажигания. Коробка

зажигания преобразует входной электрический ток напряжением 28 V от аккумуляторных батарей в импульсное напряжение с диапазоном от 2000 до 3000 V.

Б. Высоковольтный провод

На ВД установлен экранированный высоковольтный провод низкого сопротивления. Он предназначен для передачи импульсного тока высокого напряжения от коробки зажигания к свече.

Клеммы провода имеют самоконтрящуюся резьбу, которая предотвращает их возможное раскручивание от вибраций ВД в полёте и на земле. Для удобства монтажа высоковольтный провод крепится к подпружиненным хомутам, установленным на корпусе ВД.

 

В. Свеча зажигания

На ВД установлена одна свеча зажигания низкого напряжения с положительным центральным электродом. Она предназначена для преобразования входного импульсного тока от коробки

зажигания в периодически появляющуюся искру, воспламеняющую топливовоздушную смесь.

Частота возбуждения искры зависит от режима работы коробки зажигания.

Свеча установлена в корпусе камеры сгорания ВД через переходник, который фиксирует ее в заданном положении и обеспечивает удобный демонтаж (для этого необходимо повернуть свечу на одну четвертую оборота).

Г. Стартёр

Стартёр предназначен для преобразования входной электрической энергии в механическую энергию вращения, которую он передаёт через муфту стартёра и шестерни коробки приводов на ротор ВД, раскручивая его во время запуска. На ВД установлен стартёр постоянного тока с

последовательным возбуждением, потребляющий электрический ток напряжением 28 V. Клеммы стартёра имеют различные диаметры для того, чтобы не перепутать их при монтаже.

Диаметр плюсовой клеммы 0.375 in (9.525 mm), диаметр минусовой клеммы 0.3125 in (7.9375 mm).

Индикатор износа щёток стартёра сигнализирует о необходимости замены стартёра, когда его щётки изношены и их высота становится меньше допустимой. Индикатор представляет собой

кнопку серебряно-золотого цвета, которая установлена за прозрачным смотровым стеклом в корпусе стартёра. Кнопка видна до тех пор, пока высота щёток стартёра остается допустимой. Как только она станет меньше допустимого значения, кнопка исчезнет.

Д. Муфта стартёра

Муфта стартёра предназначенная для передачи вращения от вала стартёра на шестерню привода ротора ВД во время запуска ВД. При отключении подачи напряжения на стартёр, частота вращения его вала уменьшается и муфта отключает привод шестерни ротора ВД. Муфта

расположена между стартёром и коробкой приводов ВД. Она крепится с помощью болтов к корпусу коробки приводов.

Е. Контактор запуска ВД

Контактор запуска предназначен для подачи электрического тока от самолетной шины APU START BUS к стартёру ВД при получении управляющего сигнала от блока ECU. Контактор расположен на

стелаже в заднем техническом отсеке. К стелажу крепится с помощью кронштейна.

 

 

Работа

А. Работа системы запуска и зажигания в нормальном режиме

При нажатии кнопки START/STOP блок ECU посылает команду контактору запуска на подачу энергии к стартёру. Стартёр преобразует входную электрическую энергию в механическую энергию вращения и через муфту и шестерни коробки приводов передаёт вращение на ротор ВД.

Когда частота вращения ротора достигнет 5 % от номинальной, блок ECU подаёт напряжение на коробку зажигания. Она преобразует входное напряжение постоянного тока в импульсный ток с

напряжением от 2000 до 3000 V и по высоковольтному проводу передаёт напряжение на свечу зажигания. Импульсный ток высокого напряжение приводит к образованию искры в межэлектродном зазоре. Искра воспламеняет топливовоздушную смесь в камере сгорания ВД.

Примерно при 50 % (1) от номинальной частоты вращения ротора ВД (частота вращения вала стартёра составляет около 9200 rpm) блок ECU подаёт команду контактору запуска на прекращение подачи энергии стартёру ВД. В результате выключается стартёр и муфта стартёра отключает привод шестерни ротора ВД. При этом частота вращения ротора продолжает

увеличиваться за счет воспламенения топливовоздушной смеси свечой зажигания и выделяющейся при этом тепловой энергии сгорания.

При 95 % (2) от номинальной частоты вращения ротора ВД блок ECU прекращает подачу энергии на коробку зажигания. В результате прекращается образование искры на свече зажигания. При

этом процесс горения топливовоздушной смеси продолжается за счет установившегося в камере сгорания фронта пламени. Процесс запуска ВД завершён, дальнейшая работа ВД возможна без подвода внешней энергии от стартёра и коробки зажигания.

 

ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Значение частоты, при которой блок ECU подаёт команду контактору запуска на прекращение подачи энергии стартёру ВД, зависит от высоты полёта.

2. Значение частоты, при которой блок ECU отключает коробку зажигания,

зависит от режима работы ВСУ: при работе на земле — 50 %, при работе

в полёте — 95 %.

 

Двигатель включает в себя следующие системы:

- Топливную систему (зелёная), используемую для получения энергии при сгорании, в качестве гидравлической жидкости для систем двигателя и в качестве охлаждающей жидкости для масла

- Систему управления (оранжевая), обеспечивающую управление энергией двигателя, определяющую положение систем двигателя для наилучшей работы и следящую за условиями работы двигателя и ведущую обмен данными с самолётными системами

- Систему отбора воздуха (синяя), имеющую различные назначения от создания тяги до охлаждения частей двигателя и обеспечения систем воздухом, отобранным от КВД.

- Масляную систему(жёлтая), охлаждающую и смазывающую подшипники и коробки приводов и обеспечивающую сигналы для кабинной индикации

- Систему запуска и зажигания (коричневая), позволяющую запустить двигатель и обеспечивающую непрерывное зажигание в особых условиях

 

 

Рисунок 23. системы двигателя

 

Система запуска и зажигания двигателя

 

Система зажигания (см.рис24) предназначена для подачи искр в камеру сгорания с целью воспламенения топливовоздушной смеси и непрерывного ее зажигания. На каждом двигателе установлены две автономные цепи зажигания, работающие независимо друг от друга. На обе цепи подается

переменный ток напряжением 115 V, 400 Hz, поступающий от бортовой электросети через блок электронного управления двигателем (DECU).

 

Работа системы зажигания при автоматическом запуске двигателя на земле

При достижении двигателем оборотов включения системы зажигания начинает работать одна свеча зажигания, которая отключается при достижении двигателем режима малого газа.

 В случае успешного запуска двигателя блок DECU автоматически меняет работающую свечу в последующем запуске так, чтобы свечи работали поочередно.

Система электропитания включает две коробки зажигания, которые установлены на корпусе вентилятора двигателя в положении «5 часов» и «7 часов». Каждая коробка зажигания установлена на четырех виброизолирующих опорах, защищающих электрические детали от ударов и вибраций.

Коробка зажигания представляет собой герметичный разрядный конденсатор являющийся источником электропитания системы зажигания. Коробка зажигания трансформируют переменный ток напряжением 115 V, 400 Hz в импульс постоянного тока высокого напряжения 2700 V.

Переменный ток напряжением 115 V, 400 Hz поступает от бортовой электросети самолета через блок DECU к коробке зажигания, где он трансформируется, выпрямляется, после чего в конденсаторе накапливается энергия. Накопленная в конденсаторе энергия подается по проводам цепи зажигания на свечи зажигания. По окончании работы резистор снимает остаточный заряд с конденсатора.

 

 

 

Рисунок 24. Система зажигания

 

Система запуска предназначена для запуска двигателя на земле и в полёте. Для запуска двигателя система использует сжатый воздух, отбираемый от другого работающего двигателя, от вспомогательного двигателя или от устройства воздушного запуска.

 Система запуска состоит из следующих подсистем:

— система раскрутки

Система раскрутки предназначена для раскрутки ротора высокого давления во время запуска двигателя на земле или в полёте.