Как всё запущено?
Безусловно, самым волнительным моментом для нас всех является запуск двигателя.
Ну как же? - кэптэн отважно борется с техникой, напряжённо вглядываясь в дисплеи;
неустрашимый техник пересиливает ужас ревущего двигателя, и, перекрикивая его же, кричит в микрофон гарнитуры загадочные слова, отдающиеся гулким эхом в ушах всего лётного экипажа...
Разумеется, когда речь заходит о запуске, взгляды всех нас сами собой тянутся к неприметному месту на правой нижней стороне двигателя (во-во, прям туда, где подсвечено фонарём):
И ведь не даром!
Что характерно, именно вот за этой решёточкой
и прячется то, без чего мы, несмотря ни на что, никак бы не запустились в полёты.
А именно - ради чего и -
стартер!
Рассмотрим рисунок углем.
более всего среди здесь нам заметны и интересны серая коробочка (правее) и серебристая труба (левее).
Серая коробка со множеством разъёмов снизу - это "наше всё" двигателя - его электронный блок управления - FADEC.
Но сегодня - не он главный.
Белые толстые провода (4 штуки) - это жгут для передачи трёхфазного тока 115 В 400 Гц от электрического генератора двигателя к самолётным потребителям.
А вот толстая труба - это как раз подвод сжатого воздуха к стартеру.
Сам стартер крупнее:
Несмотря на важность для двигателя, штука это незамысловатая - всего лишь высокооборотная воздушная турбина.
Подаваемый воздух раскручивает турбину стартера, которая уже через коробку приводов агрегатов передаёт вращение на ротор турбокомпрессора.
Когда-то давно, на заре турбореактивных двигателей, роторы раскручивались с помощью стартер-генераторов.
Это было такое устройство, которое в полёте вырабатывало электричество, приводясь от ротора двигателя;
а на запуске потребляло электричество от аккумуляторов и само раскручивало ротор.
Вроде как экономичненько - два в одном, да?
Но всё было хорошо до тех пор, пока двигатели не стали мощнее, а роторы - больше и тяжелее.
Для их раскручивания требовались уже большие и тяжёлые электрические стартеры. Дополнительной проблемой стало то, что для раскрутки инерционного ротора от аккумуляторов требуются большие ёмкости, а значит, и масса аккумуляторов.
К тому же большие токи потребления вынуждали тянуть длинные толстые медные провода. А медь - металл тяжёлый. Другие же металлы подходили гораздо хуже из-за худшей проводимости для электрического тока.
Из положения вышли следующим образом.
Для уменьшения массы проводов в самолёте перешли на повышенное напряжение в электрической сети - теперь это трёхфазное 115 В переменного тока частотой 400 Гц.
А для уменьшения массы стартера применили вот как раз такую конструкцию - воздушная турбина.
В этом двигателе воздушный стартер весит всего лишь 17 кг. Тогда как электрический стартер-генератор, например, вертолётного двигателя ТВ2-117 (от Ми-8) весит порядка 40 кг. Мощности двигателей сильно несопоставимы :) Там - 4 аккумулятора, тут - 2.
Откуда же берётся сжатый воздух для стартера?
Он вырабатывается вспомогательной силовой установкой (рус. - ВСУ, англ. - APU) - небольшим газотурбинным двигателем, расположенным обычно в хвосте самолёта прямо под килём. Этот маленький двигатель уже свободно запускается и от небольших самолётных аккумуляторов.
Если ВСУ не работает, то на земле источником сжатого воздуха является УВЗ (установка воздушного запуска), а в воздухе - соседний двигатель.
Теперь о том, для чего, собственно, раскручивать ротор турбокомпрессора.
Для выработки тяги двигателем нужно вращать вентилятор - он даёт бОльшую часть тяги.
Вращается он от турбины низкого давления, приводимой потоком горячих газов.
Горячий газ вырабатывается газогенератором двигателя, который состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины высокого давления.
Турбокомпрессор - это соединённые единым валом компрессор высокого давления и турбина высокого давления. Их вал соосен валу, соединяющему вентилятор и турбину низкого давления, и механически никак с ним не связан.
Компрессор сжимает воздух, который засасывает со входа двигателя.
Воздух сжимается потому, что на выходе нам нужен сжатый горячий газ, и гораздо выгоднее сжигать топливо в сжатом воздухе, чем в несжатом. К тому же так меньше размеры камеры сгорания.
Турбина получает из камеры сгорания газ, получившийся в результате сгорания паров топлива в сжатом воздухе, и раскручивается этим горячим газом, который передаёт ей свою энергию.
Часть энергии газа расходуется турбиной высокого давления на привод компрессора, а часть приводит турбину низкого давления, которая крутит вентилятор (для получения основной части тяги двигателя).
То есть, в любом случае изначально ротор двигателя нужно раскрутить.
Что происходит во время собственно запуска?
Нехитрыми манипуляциями пилот включает систему запуска двигателя. Далее автоматика будет всё делать сама.
Закрывается автоматически отбор воздуха от ВСУ на кондиционирование салона.
Открывается подача топлива в двигатель.
Открывается воздушный клапан подачи воздуха от ВСУ к стартеру.
Если клапан неисправен и не открывается электрически, это тоже не проблема - на земле его можно открыть вручную поворотом рукоятки. Для этого в районе клапана обычно есть лючок. Например, такой:
Воздух по виденной уже трубе проходит к турбине стартера и начинает его раскрутку. При этом начинает вращаться (через коробку приводов) ротор турбокомпрессора. При вращении также приводится топливный насос высокого давления, который повышает давление топлива до необходимого для нормальной работы топливной аппаратуры и форсунок.
На оборотах 16% N2 (то есть ротора высокого давления) начинается работа свечей зажигания.
На оборотах 22% открывается подача топлива к форсункам, и в камере сгорания из искры возгорается пламя. Теперь уже в раскрутке ротора двигателя стартеру помогает и турбина.
На оборотах 50% энергии турбины становится достаточно для самостоятельной раскрутки ротора, и стартер отключается (перекрывается подача к нему сжатого воздуха). Отключается зажигание, и горение в камере сгорания поддерживается теперь само.
Далее двигатель сам, за счёт турбины, выходит на нормальные обороты малого газа - примерно 60% N2 (компрессора высокого давления) и 20% N1 (вентилятора и компрессора низкого давления).
Всё удовольствие продолжается порядка минуты.
Присутствующие в кабине наслаждаются видом параметров двигателя на верхнем дисплее ECAM:
В левой верхней части:
N1 - обороты вентилятора и КНД.
EGT - температура газов в турбине низкого давления (ТНД).
N2 - обороты КВД и ТВД.
F. F. (fuel flow) - текущий расход топлива.
Оставшиеся в этот раз за бортом просто смотрят на тёплый воздушок из сопла :)
Хм... и чё там в этом запуске такого загадочного?..
P. S.
Про двигатель смотрим тут:
Про вентилятор,
Двигатель, как он есть,
Реверс,
Стартер.
Про кабину Airbus и экраны - тут:
Кабина A32x.
ВСУ:
ВСУ Airbus-320
Как обычно, не забываем учить мат. часть.
Ну как же? - кэптэн отважно борется с техникой, напряжённо вглядываясь в дисплеи;
неустрашимый техник пересиливает ужас ревущего двигателя, и, перекрикивая его же, кричит в микрофон гарнитуры загадочные слова, отдающиеся гулким эхом в ушах всего лётного экипажа...
Разумеется, когда речь заходит о запуске, взгляды всех нас сами собой тянутся к неприметному месту на правой нижней стороне двигателя (во-во, прям туда, где подсвечено фонарём):
И ведь не даром!
Что характерно, именно вот за этой решёточкой
и прячется то, без чего мы, несмотря ни на что, никак бы не запустились в полёты.
А именно - ради чего и -
стартер!
Рассмотрим рисунок углем.
более всего среди здесь нам заметны и интересны серая коробочка (правее) и серебристая труба (левее).
Серая коробка со множеством разъёмов снизу - это "наше всё" двигателя - его электронный блок управления - FADEC.
Но сегодня - не он главный.
Белые толстые провода (4 штуки) - это жгут для передачи трёхфазного тока 115 В 400 Гц от электрического генератора двигателя к самолётным потребителям.
А вот толстая труба - это как раз подвод сжатого воздуха к стартеру.
Сам стартер крупнее:
Несмотря на важность для двигателя, штука это незамысловатая - всего лишь высокооборотная воздушная турбина.
Подаваемый воздух раскручивает турбину стартера, которая уже через коробку приводов агрегатов передаёт вращение на ротор турбокомпрессора.
Когда-то давно, на заре турбореактивных двигателей, роторы раскручивались с помощью стартер-генераторов.
Это было такое устройство, которое в полёте вырабатывало электричество, приводясь от ротора двигателя;
а на запуске потребляло электричество от аккумуляторов и само раскручивало ротор.
Вроде как экономичненько - два в одном, да?
Но всё было хорошо до тех пор, пока двигатели не стали мощнее, а роторы - больше и тяжелее.
Для их раскручивания требовались уже большие и тяжёлые электрические стартеры. Дополнительной проблемой стало то, что для раскрутки инерционного ротора от аккумуляторов требуются большие ёмкости, а значит, и масса аккумуляторов.
К тому же большие токи потребления вынуждали тянуть длинные толстые медные провода. А медь - металл тяжёлый. Другие же металлы подходили гораздо хуже из-за худшей проводимости для электрического тока.
Из положения вышли следующим образом.
Для уменьшения массы проводов в самолёте перешли на повышенное напряжение в электрической сети - теперь это трёхфазное 115 В переменного тока частотой 400 Гц.
А для уменьшения массы стартера применили вот как раз такую конструкцию - воздушная турбина.
В этом двигателе воздушный стартер весит всего лишь 17 кг. Тогда как электрический стартер-генератор, например, вертолётного двигателя ТВ2-117 (от Ми-8) весит порядка 40 кг. Мощности двигателей сильно несопоставимы :) Там - 4 аккумулятора, тут - 2.
Откуда же берётся сжатый воздух для стартера?
Он вырабатывается вспомогательной силовой установкой (рус. - ВСУ, англ. - APU) - небольшим газотурбинным двигателем, расположенным обычно в хвосте самолёта прямо под килём. Этот маленький двигатель уже свободно запускается и от небольших самолётных аккумуляторов.
Если ВСУ не работает, то на земле источником сжатого воздуха является УВЗ (установка воздушного запуска), а в воздухе - соседний двигатель.
Теперь о том, для чего, собственно, раскручивать ротор турбокомпрессора.
Для выработки тяги двигателем нужно вращать вентилятор - он даёт бОльшую часть тяги.
Вращается он от турбины низкого давления, приводимой потоком горячих газов.
Горячий газ вырабатывается газогенератором двигателя, который состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины высокого давления.
Турбокомпрессор - это соединённые единым валом компрессор высокого давления и турбина высокого давления. Их вал соосен валу, соединяющему вентилятор и турбину низкого давления, и механически никак с ним не связан.
Компрессор сжимает воздух, который засасывает со входа двигателя.
Воздух сжимается потому, что на выходе нам нужен сжатый горячий газ, и гораздо выгоднее сжигать топливо в сжатом воздухе, чем в несжатом. К тому же так меньше размеры камеры сгорания.
Турбина получает из камеры сгорания газ, получившийся в результате сгорания паров топлива в сжатом воздухе, и раскручивается этим горячим газом, который передаёт ей свою энергию.
Часть энергии газа расходуется турбиной высокого давления на привод компрессора, а часть приводит турбину низкого давления, которая крутит вентилятор (для получения основной части тяги двигателя).
То есть, в любом случае изначально ротор двигателя нужно раскрутить.
Что происходит во время собственно запуска?
Нехитрыми манипуляциями пилот включает систему запуска двигателя. Далее автоматика будет всё делать сама.
Закрывается автоматически отбор воздуха от ВСУ на кондиционирование салона.
Открывается подача топлива в двигатель.
Открывается воздушный клапан подачи воздуха от ВСУ к стартеру.
Если клапан неисправен и не открывается электрически, это тоже не проблема - на земле его можно открыть вручную поворотом рукоятки. Для этого в районе клапана обычно есть лючок. Например, такой:
Воздух по виденной уже трубе проходит к турбине стартера и начинает его раскрутку. При этом начинает вращаться (через коробку приводов) ротор турбокомпрессора. При вращении также приводится топливный насос высокого давления, который повышает давление топлива до необходимого для нормальной работы топливной аппаратуры и форсунок.
На оборотах 16% N2 (то есть ротора высокого давления) начинается работа свечей зажигания.
На оборотах 22% открывается подача топлива к форсункам, и в камере сгорания из искры возгорается пламя. Теперь уже в раскрутке ротора двигателя стартеру помогает и турбина.
На оборотах 50% энергии турбины становится достаточно для самостоятельной раскрутки ротора, и стартер отключается (перекрывается подача к нему сжатого воздуха). Отключается зажигание, и горение в камере сгорания поддерживается теперь само.
Далее двигатель сам, за счёт турбины, выходит на нормальные обороты малого газа - примерно 60% N2 (компрессора высокого давления) и 20% N1 (вентилятора и компрессора низкого давления).
Всё удовольствие продолжается порядка минуты.
Присутствующие в кабине наслаждаются видом параметров двигателя на верхнем дисплее ECAM:
В левой верхней части:
N1 - обороты вентилятора и КНД.
EGT - температура газов в турбине низкого давления (ТНД).
N2 - обороты КВД и ТВД.
F. F. (fuel flow) - текущий расход топлива.
Оставшиеся в этот раз за бортом просто смотрят на тёплый воздушок из сопла :)
Хм... и чё там в этом запуске такого загадочного?..
P. S.
Про двигатель смотрим тут:
Про вентилятор,
Двигатель, как он есть,
Реверс,
Стартер.
Про кабину Airbus и экраны - тут:
Кабина A32x.
ВСУ:
ВСУ Airbus-320
Как обычно, не забываем учить мат. часть.