ПУСКОВАЯ СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к пусковым системам газотурбинных двигателей.
Известна пусковая система газотурбинного двигателя, содержащая вспомогательную силовую установку (далее - ВСУ) с электростартером и связанный с ней воздуховодом воздушный стартер, вал которого механически связан с валом ротора двигателя (1).
В данной пусковой системе вал ротора двигателя механически связан только с валом пускового устройства в виде воздушного стартера с приводом от сжатого воздуха, поступающего из ВСУ. Запуск ВСУ осуществляется от электростартера, вал которого механически связан с валом ротора ВСУ. Отбираемая же от вала ВСУ механическая энергия используется для питания бортовых систем летательного аппарата, на котором установлен двигатель.
Недостатком данной системы является то, что она не всегда может обеспечить надежный запуск двигателя. Так, в экстремальных условиях для запуска двигателя на земле (высокогорные условия, высокая температура окружающей среды и т.п.) и в полете, в случае его останова, из-за снижения располагаемой мощности пускового устройства запуск двигателя негарантирован.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение зоны запуска двигателя на земле и в полете, путем увеличения мощности пускового устройства, за счет одновременного подвода к ротору двигателя механической энергии от различных источников энергии, составляющих пусковую систему, а также уменьшение времени запуска двигателя.
Задача решается тем, что в пусковой системе ГТД, содержащей вспомогательную силовую установку с электростартером и связанный с ней воздуховодом воздушный стартер, вал которого механически связан с валом ротора двигателя, валы электростартера и вспомогательной силовой установки также механически связаны с валом ротора двигателя.
Кроме того, валы электростартера, воздушного стартера и ротора вспомогательной силовой установки могут быть связаны с валом ротора двигателя через планетарный редуктор и управляемую муфту.
Одновременный подвод механической энергии к ротору двигателя в процессе его запуска от ротора ВСУ, воздушного стартера и электростартера позволяет увеличить мощность пускового устройства, поскольку пусковое устройство в предлагаемой схеме наряду с воздушным стартером составляют электростартер и ВСУ. Это обеспечивает надежный запуск двигателя.
Повышение эффективности использования мощности пускового устройства, а, следовательно, уменьшения времени запуска двигателя обеспечивается путем оптимизации передаточного отношения от пускового устройства к ротору двигателя в процессе его раскрутки. Задача поддержания оптимального передаточного отношения между роторами пускового устройства и двигателя в предложенном изобретении решается посредством связи валов электростартера, воздушного стартера и ротора вспомогательной силовой установки с валом ротора двигателя через планетарный редуктор и управляемую муфту.
На чертеже изображена схема пусковой системы газотурбинного двигателя.
Пусковая система содержит ВСУ 1 с электростартером 2, воздушный стартер 3, связанный воздуховодом с ВСУ 1. Валы ВСУ 1, электростартера 2 и воздушного стартера 3 соединены с помощью управляемой муфты 4 с валом ротора двигателя 5 через планетарный редуктор 6.
Планетарный редуктор 6 включает в себя планетарную передачу с тремя подвижными основными звеньями, к двум из которых подводится мощность от валов воздушного стартера 3, ротора ВСУ 1 и электростартера 2, а третье звено - выходной вал редуктора, соединенный с ротором двигателя.
Система работает следующим образом.
Валы ВСУ 1, электростартера 2 и воздушного стартера 3 в процессе запуска соединяют с ротором двигателя 5 с помощью управляемой муфты 4 через планетарный редуктор 6.
При отключении управляемой муфты 4 ВСУ 1 используется на земле и в полете в качестве дополнительного источника энергии для обеспечения работоспособности резервных систем самолета (гидравлической, топливной, электрической, кондиционирования и др.)
Запуск ВСУ 1 происходит по штатной схеме от его электростартера 2.
После выхода на рабочий режим ВСУ 1 перед запуском двигателя выходной вал планетарного редуктора 6 соединяют с ротором двигателя 5. К воздушному стартеру 3 подводят сжатый воздух от ВСУ 1.
До начала подвода мощности от воздушного стартера и электростартера выходной вал редуктора 6, соединенный через муфту 4 с ротором двигателя, остается неподвижным. В результате вращения ротора ВСУ 1 приведены во вращение два звена редуктора 6. Начало раскрутки ротора двигателя 5 осуществляется после подвода мощности от воздушного стартера 3 и электростартера 2.
Необходимую раскрутку ротора двигателя 5 в процессе запуска в данном изобретении осуществляют в соответствии с выбранными программами подвода мощности от пускового устройства.
При достижении определенной частоты вращения отсоединяют по команде от ротора двигателя валы электростартера 2, воздушного стартера 3 и ВСУ 1. В дальнейшем
эти конструктивные элементы используют в соответствии с их функциональным назначением.
Таким образом, в предложенном изобретении для запуска двигателя параллельно с воздушным стартером используют механическую энергию от ВСУ и электростартера. В зоне негарантированного запуска ВСУ авторотирующий ротор двигателя подкручивают электростартером.
Изобретение позволяет производить надежный запуск двигателя в любых природно-климатических условиях на земле и в полете за пределами установленных эксплуатационных режимов по высоте и скорости полета.
Подвод крутящего момента к ротору двигателя через планетарный редуктор обеспечивает повышение эффективности использования мощности ВСУ, за счет оптимизации передаточного отношения между роторами пускового устройства и двигателя, а также безударное вступление ее в работу в полете при наличии оборотов авторотации ротора двигателя.
Постоянство мощностных характеристик на валах ротора ВСУ и электростартера улучшает динамические характеристики пусковой системы при запуске двигателя на высокогорных аэродромах и в полете.
В отличие от существующих схем пусковых систем газотурбинного двигателя одновременное применение механической энергии, отбираемой от ротора ВСУ и электростартера, и энергии сжатого воздуха ВСУ в процессе раскрутки ротора двигателя значительно повышает энергетические возможности предлагаемой воздушно - механической пусковой системы.