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燃气涡轮发动机（第二版） 第7章发动机启动和点火系统 7.1 启动系统 7.1.1 启动系统的组成及工作 概述: 航空燃气涡轮发动机的结构和循环过程，决定了它不能象汽车发动机那样自主的点火起动。 在静止的发动机中直接喷油点火，压气机没有旋转，前面空气没有压力，就不能使燃气向后流动，也就无法使涡轮转动起来，这样会烧毁燃烧室和涡轮导向叶片。 所以，燃气涡轮发动机的起动特点就是：先要气流动，再点火燃烧，也即是发动机必须要先旋转，再起动。这就是矛盾，发动还没起动，还没点火，却要它先转动。 根据这个起动特点，就必须在点火燃烧前先由其他能源来带动发动机旋转。 为了保证航空燃气涡轮发动机能顺利起动，需要有两个相互协调工作的系统：起动系统和点火系统。 发动机在地面正常起动时，两个系统必须同时工作： 首先由起动系统将发动机压气机转子带转到一定转速，使适量空气 进入燃烧室并与燃油喷嘴喷出的燃油相混合； 其次再由点火系统点燃燃烧室内的油气混合气。 燃烧产生的高温高压燃气带动涡轮转动，此时，压气机在起动机 和涡轮的共同作用下不断加速，当转速达到一定值时，起动机退 出工作。 起动过程中两个系统的工作相互协调，并在循环开始后，由起动 控制电路自动调节两个系统的工作。 单独工作 点火系统能单独工作，以实现空中再点火以及恶劣天气情况下为防止发动机熄火而进行的常明灯式的持续点火； 起动系统也应能单独工作： 干冷转：不供油, 也不点火，仅由起动机带动发动机转子转动。作用是排除积油, 积液, 以保证发动机能正常起动。 假起动（湿冷转）：假起动是只供油, 不点火。由起动机带动发动机转子达到一定转速。一般在更换燃油调节器后、排除燃油调节器的故障后和燃油系统放气后等，用于发动机燃油系统检查和给燃油系统排气。 7.1.2 常见启动方法 1.电启动 一般采用直流电动机作为电动起动机。由于起动后电动机成为无用的重量，所以目前已广泛使用起动-发电机。起动时，作为直流电动机使用，起动后作为直流发电机，由发动机转子带转，向飞机供给直流电源。 优点：使用、维护方便，尺寸小，易使起动过程自动化。 缺点：重量大，起动扭矩不够大，不适用于中、大型发动机，供它所需的机载蓄电瓶较重。另外，起动机的功率对外界气温与电压的变化比较敏感。 应用：涡喷6、涡喷7、涡喷13、涡桨6等发动机均采用这种型式的起动机。 电动起动机 2. 冲击启动 3. 空气启动 空气涡轮起动机属于无压气机的涡轮起动机，由单级涡 轮，减速器，离合器和传动轴等组成。 空气涡轮所需的空气，可来自地面气源车、辅助动力装置（APU）或已起动的发动机。 优点：输出扭矩大、重量轻、结构简单、工作可靠、使用方便。 缺点：需要外界气源，不能单独起动发动机。 起动活门：控制压力空气是否能送到起动机。 它是一个电控、气动作动的活门。 装在起动机的供气管路上，位于起动机的上游，在驾驶舱内由起动电门控制起动活门的开关。 4.燃气涡轮发动机启动 燃气涡轮起动机实际上是一台完整的小型涡轮轴发动机。一般由单面单级离心式压气机、回流式燃烧室、单级向心式涡轮、单级动力涡轮、减速器、离合器等组成。 除此之外，还应有自己的燃油系统、滑油系统、起动系统等。 优点：起动功率大、不依赖地面电源、可以多次重复使用。 缺点：结构复杂。 起动时, 燃气涡轮起动机由自身的电动起动机带动,直到脱开转速,起动和点火系统断开为止. 7.1.3 发动机启动过程控制和启动保护 涡轮喷气发动机的启动过程由发动机控制系统自动控制，使起动、点火按顺序配合工作。 启动过程 使发动机转子的转速由零增加到慢车转速的过程，我们称之为启动过程。 根据发动机启动过程中，带动转子转动的扭矩与转子阻力矩的变化情况，可以将启动过程分为三个阶段： （1）由起动机开始带动发动机压气机转子转动起,到涡轮发出功率,转子仅由起动机带动； （2）由涡轮开始发出功率起,到起动机脱开为止,压气机转子由起动机和涡轮共同带动； （3）由起动机脱开时止,到发动机进入慢车状态,转子由涡轮单独带动。 第一阶段（由起动机开始带动发动机转子转动起（n=0），到涡轮开始发出功率时止（n=n1）。） 在这个阶段，带动发动机转子加速的驱动力来自起动机，作用在转子上的加速力矩为起动机输出的扭矩与转子阻力矩（主要包括气动阻力矩、机械摩擦阻力矩以及传动附件的力矩等）之差，即Ma＝Ms－Mf。 发动机转子的转速变化为:n＝0→n＝n1，一般来说， n1＝（0.08-0.12）nmax。 当n＝n1时，起动燃油系统开始供油，点火，燃油燃烧，涡轮开始发出功率 。 第二阶段（由涡