Глава 11 - Пусковые устройства

выводят «собачки» из зацепления с храповым колесом и колокольная шестерня получает возможность свободного вращения.

В стартерном режиме при подаче напряжения якорь 8 стартера-генератора и, соответственно, полый вал приходят во вращение. Полый вал соединен с ведущим зубчатым колесом шлицевым соединением 9. Через ведущее зубчатое колесо вращение передается сателлитам, которые обкатываются по колокольной шестерне и вращают, водило, жестко связанное шлицевым соединением 10 с валом привода 11. Таким образом, в стартерном режиме крутящий момент валу привода передается через редуктор. Следовательно, вал привода вращается с меньшей скоростью, чем полый вал, при этом обгонная муфта роликового типа 12 проскальзывает и приводной вал вращается относительно полого вала на шарикоподшипнике. Стартер-гене- ратор через вал привода раскручивает ГТД. При достижении двигателем и, следовательно, валом привода частоты вращения большей, чем частота вращения якоря, ролики обгонной муфты заклиниваются, крутящий момент с вала привода передается непосредственно полому валу, и стартер-гене- ратор переходит в генераторный режим.

При заклинивании обгонной муфты роликового типа колокольная шестерня получает направление вращения, совпадающее с направлением вращения приводного вала, поэтому «собачки» выходят из зацепления с храповым колесом. При этом водило с колокольной шестерней вращаются вхолостую

èне несут никакой нагрузки, сателлиты относительно своих осей неподвижны. Редуктор выключается из работы. Частота вращения якоря становится равной частоте вращения приводного вала.

При остановке ГТД «собачки» муфты свободного хода храпового типа под действием пружин входят в зацепление с храповым колесом, муфта свободного хода роликового типа расклинивается

èстартер-генератор вновь готов к запуску.

11.3 - Воздушные пусковые устройства ГТД

Воздушное пусковое устройство является ча- стью системы запуска ГТД и обеспечивает раскрутку ротора двигателя в процессе его запуска, используя энергию сжатого воздуха бортового или наземного источника питания.

В качестве пускового устройства в воздушной пусковой системе запуска ГТД чаще всего используется воздушный турбостартер (ВТС) [11.11.6, 11.11.7]. ВТС имеют большую удельную располагаемую мощность при относительно малых массе

èгабаритах, сравнительно простую конструкцию

èвысокую надежность. На самолетах в качестве рабочего тела для ВТС используется сжатый воздух, отбираемый от ВСУ, либо от ранее запущенного ГТД, или аэродромной установки воздушного запуска. ВТС промышленных ГТД работают на сжатом воздухе, который отбирается от стационарного электроприводного компрессора. В настоящее время воздушная пусковая система применяется для запуска ГТД на подавляющем большинстве оте- чественных и зарубежных многомоторных пассажирских и транспортных самолетов.

Êнедостаткам воздушной пусковой системы относится сложность подвода рабочего тела (воздуха) с минимальными потерями давления и температуры от ВСУ - требуется провести по самолету трубопровод большого диаметра.

ВТС имеет воздушную турбину, частота вращения которой достигает 44000 об/мин и выше. Это требует как дополнительных конструктивных мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации, так и введения систем защиты, автоматически выключающих ВТС при аварийных ситуациях.

Для небольших ЛА с малогабаритными ГТД, вспомогательных бортовых ГТД, ЛА с подъемными ГТД применяются струйные пусковые устройства с подачей сжатого воздуха непосредственно на рабочие лопатки компрессора или турбины ГТД.

11.3.1 - Воздушно - турбинные пусковые устройства ГТД

Воздушно-турбинное пусковое устройство состоит из ВТС, отсечной и регулирующей заслонки. Обычно ВТС размещается на коробке приводов ГТД. На однодвигательном самолете он иногда располагается во входном коке ГТД с выходом отработанного воздуха во входной канал компрессора. Современные ВТС выполняются, как правило, с осевой воздушной турбиной, которая обладает меньшими диаметральными габаритами и, следовательно, позволяет сократить габариты мотогондолы ГТД. Регулирующая воздушная заслонка может быть выполнена как отдельным автономным агрегатом, так и включенным в конструкцию ВТС.

На Рис. 11.3.1_1 показано размещение ВТС на коробке приводов ГТД, автономной регулирующей заслонки на корпусе ГТД. Подвод воздуха к ВТС осуществляется через регулирующую воздушную заслонку, установленную в трубопроводе подвода воздуха.

Применение автономной регулирующей заслонки позволяет обеспечить высокую эксплуатаци-

667

Глава 11 - Пусковые устройства

Рисунок 11.3.1_1 – Размещение воздушного турбо стартера на коробке приводов ГТД (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc.)

1 – пилон ЛА; 2 – воздух от ГТД;

3 – воздух от ВСУ; 4 – воздух от наземного источника; 5 – автономная регулирующая заслонка; 6 – воздушный турбостартер; 7 - выход воздуха; 8 - коробка приводов; 9 - трубопровод

Рисунок 11.3.1_2 – Воздушный турбостартер с осевой турбиной (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc.) 1 – входной патрубок; 2 – сопловой аппарат; 3 – ротор турбины; 4- защитное кольцо; 5 – центральное зубчатое колесо; 6 - ведомое зубчатое колесо первой ступени редуктора;

7 – ведущее зубчатое колесо второй ступени редуктора; 8 – зубчатое колесо внутреннего зацепления; 9 – храповик; 10 – «собачка»; 11 – поводок; 12 – приводной валик

668

Глава 11 - Пусковые устройства

онную технологичность: меняется только вышед-	и далее на ротор 3 осевой одноступенчатой турби-
ший из строя агрегат (регулирующая воздушная	ны. Отработанный воздух выпускается через окна
заслонка или воздушный турбостартер). Кроме это-	в корпусе турбины. Для обеспечения безопасной
го конструкция автономной заслонки позволяет раз-	эксплуатации над ротором турбины установлено
мещать ее на корпусе ГТД, который имеет меньшую	защитное кольцо 4 П-образной формы. Оно пред-
интенсивность вибраций по сравнению с коробкой	назначено для удержания обломков турбины при
приводов. Такое исполнение повышает надежность	ее разрушении внутри стартера с целью исключе-
работы элементов автоматики регулирующей зас-	ния повреждения ГТД и ЛА
лонки, а также благоприятно сказывается на ее ре-	При подаче воздуха во входной патрубок ро-
сурсе.	тор турбины вместе с установленным на нем цен-
На Рис. 11.3.1_2 показана конструкция ВТС	тральным зубчатым колесом 5 первой ступени ре-
с осевой турбиной. ВТС состоит из следующих	дуктора начинает вращаться.
основных элементов: входного патрубка 1, через	Для обеспечения минимальных габаритов
который воздух подается на сопловой аппарат 2,	и передачи большого крутящего момента редуктор

Рисунок 11.3.1_3 – Воздушный турбостартер СтВ-5

1	– регулирующая заслонка; 2 – плунжер; 3 – сопловой аппарат первой ступени турбины;
4	– ротор турбины; 5 – защитные кольца; 6 – сопловой аппарат второй ступени турби-

ны; 7 – центральное зубчатое колесо; 8 – сателлит; 9 – ось сателлита; 10 – водило; 11 – колокольная шестерня; 12 – внутренняя обойма; 13 – нажимные диски; 14 – стальной диск; 15 – бронзовый диск; 16 – наружная обойма; 17 – пружина; 18 – гайка;

19 – маслоподводящая трубка; 20 – маслоуловитель; 21 – магнитная пробка; 22 – центробежный датчик; 23 – выключатель

669

Глава 11 - Пусковые устройства

стартера выполнен двухступенчатым трехпоточ- ным. Вращение от центрального зубчатого колеса передается на три ведомых зубчатых колеса 6. Этим обеспечивается первая ступень редукции. Ведомые зубчатые колеса первой ступени редуктора шлицами соединены с ведущими зубчатыми колесами 7 второй ступени редуктора, которые приводят во вращение зубчатое колесо внутреннего зацепления 8, образуя вторую ступень редукции. С зубчатым колесом внутреннего зацепления связан храповик 9, который торцами своих наружных зубьев упирается в торцы подпружиненных «собачек» 10, установленных в поводке 11, передавая ему вращение. Поводок с «собачками» и храповик составляют обгонную муфту. Соединение агрегата с ГТД осуществляется эвольвентными шлицами приводного валика 12, который получает вращение от поводка с «собачками».

При определенной (заданной САУ) частоте вращения ротора ГТД ВТС отключается и начинает снижать частоту своего вращения, а частота вращения ротора ГТД продолжает увеличиваться. При этом обгонная муфта расцепляется.

На Рис. 11.3.1_3 показана конструкция ВТС СтВ-5 мощностью 245 л.с. (ТРДД ПС-90А). Конструкция СтВ-5 позволяет выполнять запуск ГТД в воздухе с подкруткой его ротора стартером. Регулирующая заслонка 1 входит в состав агрегата. Подача воздуха регулируется перемещением плунжера 2 в осевом направлении. Подробное описание заслонки приведено в разделе 11.3.2. С целью получения максимального к.п.д. и, следовательно, максимальной мощности стартера в нем применена двухступенчатая турбина, состоящая из соплового аппарата первой ступени 3, ротора 4, который отлит за одно целое с диском, валом, бандажированными рабочими лопаточными венцами первой и второй ступеней. Над рабочими венцами в корпусе установлены защитные кольца 5, предназначенные для удержания осколков при разрушении ротора. Между рабочими венцами установлен сопловой аппарат второй ступени турбины 6, состоящий из двух полуколец. При открытии регулирующей заслонки ротор турбины начинает вращаться в двух шариковых подшипниках. Вместе с ротором вращается установленное на нем центральное зубчатое колесо 7, которое находится в зацеплении с тремя сателлитами 8. Сателлиты, вращаясь в двухрядных роликовых подшипниках, установленных на осях 9 водила 10, одновременно обкатываясь внутри неподвижной (при расчетном крутящем моменте) колокольной шестерни 11, через оси приводят во вращение водило. Центральное зубчатое колесо, сателлиты, ко-

локольная шестерня и водило образуют планетарный редуктор.

Планетарный редуктор позволяет снизить осевые габариты стартера, а также компактно поместить дисковую фрикционную муфту. Она состоит из внутренней обоймы 12 с наружными шлицами, закрепленной на корпусе редуктора. На внутреннюю обойму установлены нажимные диски 13 и тонкие стальные диски 14, имеющие внутренние шлицы. Между ними поочередно расположены тонкие бронзовые диски 15, имеющие наружные шлицы, которые входят в зацепление с наружной обоймой 16, с которой связана колокольная шестерня. Все диски сжаты при помощи пружин 17, установленных в гайке 18, затяжкой которой настраивается крутящий момент, при котором диски проскальзывают друг относительно друга, и, следовательно, происходит проворот наружной обоймы относительно неподвижной внутренней обоймы.

Фрикционная муфта предназначена для предохранения ГТД от нерасчетного чрезмерного крутящего момента, который может возникать при запуске ГТД в воздухе с подкруткой его ротора стартером, нештатных ситуациях работы пусковой системы и непосредственно стартера. В случае возникновения чрезмерного крутящего момента наружная обойма и колокольная шестерня проворачиваются, ограничивая крутящий момент, передаваемый редуктором.

Муфта свободного хода храпового типа с торцевыми зубьями. Особенностью муфты ВТС СтВ-5 является то, что в самом стартере установлена только ведущая часть муфты. Ведомый храповик находится в коробке приводов ГТД. Такая конструкция позволяет исключить из редуктора вращающиеся детали после отключения ВТС, а также снизить его осевые габариты.

Масло в стартер подается из коробки приводов двигателя через маслоподводящую трубку 19. Смазка шарикоподшипников и зубчатых колес внутри редуктора осуществляется разбрызгиванием масла вращающимися деталями. Масло к роликоподшипникам сателлитов подводится за счет центробежных сил из закрепленного на водиле маслоуловителя 20, в который масло подается из жиклера в корпусе редуктора. Масло из редуктора сливается в коробку приводов двигателя через отверстия в корпусе, расположенные таким образом, чтобы в редукторе всегда оставался некоторый уровень масла.

Для контроля состояния редуктора стартера на его корпусе установлена магнитная пробка 21, при осмотре которой можно определить наличие

670