Запуск двигателя представляет собой процесс вывода его на режим малого газа.

Раскрутка ротора ТК в процессе запуска на земле и в полете осуществляется электрическим стартером-генератором ГС-18МО, а воспламенение топливо-воздушной смеси - электрической системой зажигания. Подача топлива в камеру сгорания регулируется автоматом запуска в соответствии с заданным законом изменения температуры газа перед турбиной.

Процесс запуска двигателя протекает в соответствии с пусковыми характеристиками, под которыми понимается зависимость мощности (Nп), потребной для вращения ТК, и мощности (Nт), развиваемой турбиной компрессора, от частоты вращения Nтк в процессе запуска. На пусковой характеристике двигателя можно выделить три основных этапа.

Первый этап начинается с момента включения стартера (Nтк=0) и продолжается до момента подачи в камеру сгорания и воспламенения в ней рабочего топлива (Nтк=N1=17...21%). Раскрутка ротора ТК на этом этапе запуска осуществляется только стартером. Второй этап начинается с момента, когда вступает в работу турбина компрессора (Nтк=N1=17...21%), а также развивается положительный крутящий момент, и заканчивается в момент отключения стартера (Nтк=N2=57...63%). Раскрутка ротора ТК на этом этапе запуска осуществляется совместно стартером и турбиной компрессора. При достижении Nтк=N2=57...63% турбина компрессора развивает мощность, достаточную как для собственного вращения, так и для вращения компрессора. Третий этап начинается с момента отключения стартера (Nтк=N2=57...63%) и заканчивается в момент выхода двигателя на режим малого газа (Nтк=Nмг=63...66%) Раскрутка ротора ТК на этом этапе осуществляется только турбиной компрессора. При запуске двигателя на земле и в воздухе участвуют электрическая система, система зажигания и пусковая топливная система.

Управление и контроль за работой системы запуска экипаж осуществляет со щитка запуска двигателей на средней панели электропульта.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ И ЗАПУСКА СПЗ-15

 

Электрическая система питания и запуска СПЗ-15 предназначена:

1. Для питания бортсети вертолета постоянным током напряжением 27 В ± 10%;

2. Для автоматизации процессов, связанных с запуском двигателя на земле, в полете, холодной прокрутки и прекращения процессов запуска;

3. Для выполнения блокировки в следующих случаях:

· при невозможности включения в бортсеть бортовых или аэродромных источников питания с неправильной полярностью;

· для автоматического отключения бортовых аккумуляторов и генераторов от бортсети при подключении аэродромных источников питания;

· для автоматического отключения генераторов от бортсети в случае перенапряжения;

· при невозможности включения генератора в стартерный режим на работающем двигателе;

· при невозможности включения генераторов на запуск двух двигателей одновременно.

К агрегатам системы СПЗ-15, участвующим в процессе запуска двигателей, относятся:

· стартеры-генераторы постоянного тока ГС-18МО;

· пусковая панель ПСГ-15;

· шесть аккумуляторных батарей 12САМ-28;

· аэродромная розетка ШРАП-500;

· переключающие контакторы и блокировочные реле.

Из перечисленных агрегатов на двигателе устанавливается только стартер-генератор ГС-18МО. Все остальные агрегаты устанавливаются на вертолете.

Дополнительно к агрегатам, участвующим в запуске, в систему СПЗ-15 входят установленные на вертолете комплексный аппарат ДМР-600Т, регулятор напряжения РН-180 и автомат защиты АЗП-8М.

СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА ГС-18МО

Стартер-генератор ГС-18МО представляет собой шестиполюсную электрическую машину постоянного тока с шунтовым возбуждением теплостойкого исполнения. Охлаждение стартер-генератора принудительное от вентилятора вертолета. Стартер-генератор предназначен для раскрутки ротора компрессора двигателя при запуске (стартерный режим) и для питания бортсети вертолета (генераторный режим). В стартерном режиме стартер-генератор ГС-18МО обеспечивает мощность на валу двигателя до 26 кВт. Мощность ГС-18МО в генераторном режиме 18 кВт при напряжении 30 В. Направление вращения - левое. Стартер-генератор установлен на задней крышке коробки приводов и связан с валом ротора компрессора зубчатой передачей.

ПУСКОВАЯ ПАНЕЛЬ ПСГ-15

Пусковая панель предназначена для автоматического управления запуском двигателя вертолета. В системе СПЗ-15 панель обеспечивает запуск двигателей на земле и в полете, холодную прокрутку двигателя и прекращение процессов запуска как от аэродромных источников питания, так и от аккумуляторов, установленных на борту вертолета.

Внутри панели смонтированы программный механизм ПМ, регулятор тока РТ, пусковые сопротивления и реле включения схемы. Программа работы панели рассчитана на 40-секундный цикл запуска.

КОМПЛЕКСНЫЙ АППАРАТ ДМР-600Т

Аппарат ДМР-600Т предназначен для автоматического включения стартер-генератора в бортовую сеть, когда напряжение стартер-генератора превышает напряжение сети, и для отключения стартер-генератора от бортовой сети, когда напряжение его ниже напряжения сети. Аппарат выполнен в виде коробки, внутри которой смонтированы дифференциальное реле, включающий контактор, а также защитные и блокировочные реле.

ДМР-600Т установлены в распределительных коробках (РК) левого и правого генераторов, которые размещены за сиденьями пилотов на шпангоуте №5Н.

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ РН-180

Угольный регулятор РН-180 предназначен для поддержания постоянного напряжения стартер-генератора в генераторном режиме в пределах 26,5...30 В при изменении оборотов и нагрузки стартер-генератора. Напряжение регулируется угольным сопротивлением регулятора, включенным последовательно в обмотку возбуждения стартер-генератора.

Конструктивно регулятор выполнен в виде укрепленного на плите ребристого цилиндра, внутри которого расположен столб угольных шайб, сжатых пружиной электромагнита.

РН-180 установлены за сиденьем правого пилота на этажерке шп. №5Н.

АВТОМАТ ЗАЩИТЫ АЗП-8М

Автомат защиты от перенапряжения АЗП-8М IV серии применяется для защиты от перенапряжения параллельно работающих стартер-генераторов постоянного тока с аккумуляторными батареями. Автомат работает только при работе стартер-генератора в генераторном режиме.

Выполнен автомат в виде коробки, внутри которой смонтированы реле защиты, контактор и блокировочные реле.

Устанавливаются автоматы за сиденьями правого и левого пилотов на этажерке шпангоута №5Н.

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

 

Система зажигания обеспечивает воспламенение топливо-воздушной смеси в камере сгорания при запуске двигателя на земле и в полете. Система зажигания состоит из агрегата зажигания СКНА-22-2А и двух полупроводниковых свечей зажигания СП-18УА.

АГРЕГАТ ЗАЖИГАНИЯ СКНА-22-2А

Агрегат зажигания представляет собой низковольтную конденсаторную систему зажигания, которая является источником электрической энергии, необходимой для образования электрического разряда между электродами запальной свечи.

В основу работы агрегата положен принцип накопления электрического заряда на накопительном конденсаторе, пробой газонаполненного разрядника и мгновенного разряда накопленной энергии по полупроводниковому слою запальной свечи. С целью предотвращения выхода из строя агрегата при повышении свыше нормы пробивного напряжения свечи в систему введен активизатор.

Пробивное напряжение разрядника 1,5...2,5 кВ, количество разрядов на свечах при напряжении питания агрегата 27 ± 1 В от 6 до 31 в секунду.

СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ СП-18УА

Запальная свеча предназначена для воспламенения топливо-воздушной смеси емкостным разрядом высокой мощности, протекающим между ее электродами по полупроводниковому слою.

Свеча СП-18УА представляет собой полупроводниковую, экранизированную свечу - угольник с керамической изоляцией и фланцевым креплением. Корпус свечи является основным рабочим элементом, который преобразует электрическую энергию агрегата зажигания в тепловую, выделяемую в виде конденсаторного разряда на торце (А), имеющем полупроводниковое покрытие. Корпус угольника с контактным устройством служит для закрепления высоковольтного провода и осуществления надежного электрического контакта между проводом и центральным электродом свечи, а также для придания нужного изгиба при монтаже на двигателе. При подаче напряжения на центральный электрод ток поступает по полупроводниковому слою к корпусу свечи.

При прохождении тока через полупроводниковый слой последний ионизируется и при достижении напряжения в 1000...2000 В происходит сильный искровой разряд по кольцевому рабочему зазору свечи.

Свечи монтируются в пусковых воспламенителях, установленных на наружном корпусе диффузора камеры сгорания. С агрегатом зажигания свечи соединены высоковольтными проводами марки ПВСТ, заделанными в экранирующие шланги.

 

ПУСКОВАЯ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

Пусковая топливная система предназначена топлива в камеру сгорания при запуске двигателя.

Система включает блок электромагнитных клапанов, импульсатор И-2 и две пусковые форсунки, установленные в пусковых воспламенителях камеры сгорания. Пусковой воспламенитель состоит из корпуса с переходником и дефлектором, топливной форсунки и электрической свечи.

Топливо к форсунке поступает от клапана постоянного давления. Управление подачей топлива осуществляется электромагнитным клапаном (правым). В процессе запуска топливо от насоса высокого давления агрегата НР-40ВА подводится к золотнику клапана постоянного давления. Вследствие дросселирования при входе топлива внутрь золотника давление его уменьшается до величины, определенной натяжением пружины (4) (3,5...4 кгс/кв.см) и поддерживается постоянным в течение запуска. Электромагнитный клапан (правый) открывается в начальный момент запуска при подаче пусковой панелью питания на его обмотку. Для обеспечения надежной работы электрической свечи и надежности запуска двигателя питание на электромагнитный клапан подается импульсами (60 импульсов в минуту) при включении импульсатора И-2.

Пусковой панелью или по сигналам от агрегата КА-40 гидросистемы двигателя электромагнитный клапан (правый) закрывается и прекращается подача топлива к пусковой форсунке. При закрытии клапана на 2...3 с открывается электромагнитный клапан (левый). За это время давлением газов из камеры сгорания двигателя через пусковую форсунку продувается пусковая система в дренаж для предотвращения коксования топлива в топливопроводах.

РАБОТА СИСТЕМЫ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ

Запуск двигателя может производиться о аэродромного источника питания или от аккумуляторных батарей вертолета.

В диаграмме процесса запуска двигателя можно выделить следующие характерные точки: 1. Нажатие на кнопку "Запуск" (1-я секунда) 2. 3-я секунда 3. Достижение давления топлива за НР-40ВА 3...4 кгс/кв.см. 4. Достижение Nтк=19...21% 5. 9-я секунда 6. Достижение Nтк=31...37% (но не ранеее 12 с) 7. Достижение Nтк=40...50% 8. Достижение Nтк=50...56% 9. Достижение Nтк=56...58% 10. Достижение Nтк=57...63% 11. Выход двигатель на режим малого газа Nтк=63...66%

Система запуска необходима также для выполнения холодной прокрутки двигателя, которая производится:- после неудавшегося запуска, если не произошло воспламенение топлива; - после ложного запуска; - перед запуском после перерыва в работе двигателя более 5 суток; - после замены масла в маслосистеме; - перед первым запуском вновь установленного двигателя.

Время цикла пусковой панели при холодной прокрутке 27 с, при этом нет подачи электропитания на свечи и электромагнитный клапан пускового топлива, а также не включается регулятор тока и не происходит переключение питания стартера на 48 В.

Перед выполнением холодной прокрутки необходимо переключатель «Запуск-Прокрутка» на щитке запуска двигателей установить в положение «Прокрутка».

 

 

ДИАГРАММА ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ

Я секунда

При нажатии на кнопку “Запуск” (1-я секунда) питание через автомат защиты сети “Загорание” и контакты кнопки “Запуск” подается на поляризованное реле включения программного механизма и загорается табло «Автомат. включена» на щитке запуска. В цепи питания реле установлена кнопка, которая исключает возможность запуска двигателя при включенном тормозе несущего винта.

Программный механизм пусковой панели обеспечивает включение агрегатов и элементов системы запуска: стартера-генератор ГС-18МО, агрегат зажигания СКНА-22-2А и электромагнитный клапан пускового топлива. При этом напряжение на зажимах стартера равно 2...3 В, а пусковой ток 200...250 А. Начинается медленная раскрутка двигателя (выборка люфтов в передачах).

Через 2 с с момента нажатия кнопки “Запуск” кулачок программного механизма блокирует кнопку от повторного случайного нажатия.

Я секунда

На 3-й секунде на якорь стартера подается питание 24 В (при параллельном соединении групп аккумуляторных батарей). В результате ток, потребляемый стартером, увеличивается дет 1100—1200 А и начинается энергичная раскрутка двигателя.

Достижение давления топлива за НР-40ВА 3...4 кгс/кв.см.

При достижении давления топлива после насоса высокого давления НР-40ВА Рт=3...4 кгс/кв.см открывается клапан постоянного давления. Топливо поступает в пусковые воспламенители и поджигается. На указателе ИТГ-1 показаний температуры газов еще нет.

Достижение Nтк=19...21%

При достижении Nтк=19...21% открывается запорный клапан насоса-регулятора и в камеру сгорания поступает рабочее топливо. Воспламенение рабочего топлива сопровождается появлением и резким ростом температуры газов по указателю ИТГ-1, частота вращения турбокомпрессора начинает возрастать интенсивнее.

Я секунда

На 9-й секунде кулачок программного механизма подает питание на контакторы, которые переключают группы аккумуляторных батарей на последовательную работу. Это приводит к увеличению напряжения на клеммах стартера с 24 на 48 В, увеличению силы тока источников питания до 110 А и интенсивному увеличению Nтк.

Достижение Nтк=31...37% (но не ранеее 12 с)

При достижении Nтк=31...37% (но не ранее 12 с) по сигналам агрегата КА-40 включается регулятор тока, отключается подача пускового топлива и зажигание, включается продувка пусковых форсунок и магистралей пусковой топливной системы. В случае, если подача пускового топлива производится импульсами, при включенном импульсаторе, а также, если вышеуказанные переходы на реализуются по достижении Nтк=31...37%, то будут выполнены на 30-й секунде. Также на 30-й секунде программный механизм выключает систему зажигания.

Достижение Nтк=40...50%

На частоте вращения турбокомпрессора Nтк=40...50% возможен кратковременный заброс температуры газа (до 600° С). Объясняется это тем, что автомат запуска резко уменьшает перепуск топлива на слив, а регулятор оборотов турбокомпрессора еще не вступил в работу. Точка заброса температуры газа может быть перемещена по линии Nтк в зависимости от регулировки автомата запуска.

Достижение Nтк=50...56%

При достижении Nтк=50...56% гидравлическая система двигателя закрывает клапаны перепуска воздуха из компрессора в атмосферу.

Достижение Nтк=56...58%

При достижении Nтк=56...58% примерно открывается распределительный клапан второго контура рабочих форсунок и рабочее топливо поступает во второй контур. Давление топлива по указателю (замеряемое в первом контуре форсунок) при этом несколько уменьшается вследствие уменьшения гидравлических сопротивлений.

Достижение Nтк=57...63%

При Nтк=57...63% агрегат КА-40 выдает команду на отключение пусковой панели и переключение стартера в генераторный режим. Если они не отключаются, то на 40-й секунде кулачок программного механизма включает ускоренную доработку цикла и отключает все элементы запуска. Программный механизм устанавливается в исходное положение, а обмотки возбуждения стартера подключаются к регулятору напряжения, и стартер переходит на генераторный режим работы. Для включения генератора в бортовую сеть необходимо включить переключатель на панели постоянного тока.