起火系統

起火系統

起火系統又稱起動/點火系統,是燃氣渦輪發動機上重要的工作系統之一。燃氣渦輪發動機開始工作時,需要利用外界的能量使轉子轉動,經過一個起動過程,才能進入穩定的慢車工作狀態。使發動機從靜止狀態加速到慢車狀態的各個工作部分總稱為起動系統。在地面起動發動機時,起動系統與點火系統協調共同工作,使發動機起動點火;在飛行時,點火系統單獨工作。

基本介紹

  • 中文名:起火系統
  • 外文名:A fire system
  • 學科:航空工程
  • 領域:導航
  • 別稱:起動/點火系統
  • 屬於:燃氣渦輪發動機上重要的工作系統
簡介,起動系統,起動系統基本要求,起動過程,起動機,點火系統,燃氣渦輪發動機的特點,直流點火裝置,交流點火裝置,電嘴,

簡介

起火系統又稱起動/點火系統,是燃氣渦輪發動機上重要的工作系統之一。

起動系統

燃氣渦輪發動機開始工作時,需要利用外界的能量使轉子轉動,經過一個起動過程,才能進入穩定的慢車工作狀態。使發動機從靜止狀態加速到慢車狀態的各個工作部分總稱為起動系統。
在地面起動發動機時,起動系統與點火系統協調共同工作,使發動機起動點火;在飛行時,點火系統單獨工作。

起動系統基本要求

(1)保證戰術技術要求的起動時間。所謂起動時間是指起動系統開始動作到發動機轉子加速到慢車轉速的整個時間。對於殲擊機和截擊機來講,贏得時間,便爭取了戰鬥中的主動權。
(2)保證發動機在地面和儘可能高的高度,都能可靠地自動起動。
(3)在系統體積小、重量輕的條件下,儘量保證起動的獨立性(不依賴機場的設備)和足夠多的重複起動次數。
(4)附屬檔案結構簡單,使用和維護方便。

起動過程

使發動機轉子的轉速由零增加到慢車轉速的過程稱為起動過程。根據帶動發動機轉子加速的驅動力的來源,可將加速過程分為三個階段。
(l)第一個階段。帶動發動機轉子加速的驅動力來自起動機,也就是由起動機單獨帶動發動機轉子加速。
(2)第二個階段。帶動發動機轉子加速的驅動力來自起動機和渦輪轉子。也就是起動機和渦輪轉子共同帶動發動機轉子加速。
(3)第三個階段。帶動發動機轉子加速的驅動力來自渦輪轉子,也就是由渦輪轉子單獨帶動發動機轉子加速到慢車轉速。

起動機

燃氣渦輪發動機的起動機有電動起動機、燃氣渦輪起動機和空氣渦輪起動機三種。
(1)電動起動機。電動起動機由直流電源、直流電動機、減速器、離合器等組成。
電動起動機電源有地面電源、機上電源、輔助動力裝置(APU)。
電動起動機的優點是使用方便,起動過程自動化。其缺點是重量大,起動機的功率隨外界條件而變化,起動後電動機成為無用的重墊,為此在起動時可將直流電動機作為起動機,而在飛行時將它作為直流發電機用。
(2)燃氣渦輪起動機。燃氣渦輪起動機實際上是一台完整的小型渦輪軸發動機。由單面單級離心式壓氣機、回流式燃燒室、單級向心式渦輪、單級動力渦輪、減速器和離合器組成。除此之外,它還應有自己的燃油系統、滑油系統、起動系統等。
它的優點是起動功率大,不依賴地面電源,可以多次重複使用;缺點是結構複雜。
(3)空氣渦輪起動機。空氣渦輪起動機由單級渦輪、減速器、離合器和傳動軸等組成。
空氣渦輪起動機的優點是扭矩大,重量輕,結構簡單,工作可靠,使用方便。其缺點是需要外界氣源,不能單獨起動發動機。

點火系統

所有燃氣渦輪發動機都採用高能點火裝置,而且總是裝備雙套系統。
點火系統的功用是產生電火花,點燃混合氣。
燃氣渦輪發動機的點火系統由電源、高能點火器、高壓導線、點火電嘴組成。點火器的輸出即有高能輸出又有低能輸出,所以是複合點火系統。
燃氣渦輪發動機的點火系統分為直流點火裝置和交流點火裝置等。

燃氣渦輪發動機的特點

(1)只在起動點火的過程中工作,只要在燃燒室中形成穩定的點火源之後,點火系統就停止工作,而不像活塞式發動進那樣在發動機的整個工作過程中都工作。
(2)採用高能電容複合式點火系統。
(3)點火系統對發動機的性能沒有影響。

直流點火裝置

典型的直流斷續器操作裝置有一個感應線圈,由斷續器機構操作,通過高壓整流器給儲能電容器充電。當電容器中的電壓升高到封嚴放電間隙的擊穿值時,能量通過點火電嘴端面釋放。裝置中的軛流圈用以延長放電時間,還裝有一個放電電阻用以保證在系統斷開1min內電容器中儲存的能量被釋放。點火裝置中安全電阻使裝置安全工作。即使當高壓導線斷開和絕緣時也能安全工作。

交流點火裝置

該系統由交流電源提供115V400Hz交流電。由變壓器、整流器、儲能電容、放電間隙、扼流圈、放電電阻、安全電阻和電嘴組成。
裝置中各元件的功用是:變壓器用來產生高壓電;整流器將高壓電變為直流電;儲能電容器用來充電,積蓄電荷,儲存電能;扼流圈可以延長放電時間;放電電阻用來限制儲能電容的最大儲能值,並保證電容器中存儲的電能可以在點火系統斷開後一分鐘內,全部釋放掉。以保證維修人員的安全。

電嘴

電嘴的功用是產生火花點燃混合氣。
目前航空燃氣渦輪發動機上所用的電嘴是一種表面放電式的電嘴。這種電嘴在殼體和中心電極之間充有絕緣材料,中心電極的前端為鎢電極頭外面包有一層碳化矽半導體材料。
點火系統工作時,高能點火器的高壓電通過高壓導線輸至電嘴,中心電極上的的高壓電使中心電極和殼體間的半導體絕緣材料表面上產生電離作用,為儲存在電容器中的電能提供一條低電阻通路。放電採取從電極到殼體高電壓跳火的形式,形成高強度的火化。
典型點火系統的正常跳火率在每分鐘60~100個火花之間。

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