Вспомогательная силовая установка: технические характеристики, назначение, устройство и ресурсные показатели
Вспомогательная силовая установка (ВСУ) чаще всего используется для того, чтобы запустить основной двигатель. Нередко применяется это оборудование в авиационной технике. Однако оно также может быть использовано на бронетехнике, судах, локомотивах и автомобилях.
Основные характеристики ВСУ
Для такой силовой установки с отбором воздуха за компрессором в качестве основных параметров выступают его расход, давление данного воздуха, а также его температура. Однако тут стоит отметить, что такая характеристика, как давление воздуха, - это не энергетический показатель. Другими словами, использовать его в качестве оценки ресурсных показателей вспомогательной силовой установки ВСУ нельзя. Не получится с его помощью также оценить и рабочий процесс. По этой причине приходится прибегать к использованию такого условного параметра, как эквивалентная воздушная мощность. Кроме того, также важен параметр, который называют удельным расходом топлива. Для силовой установки с отбором воздуха за компрессором под ним понимают расход топлива в час на 1 кВт эквивалентной воздушной мощности. Помимо этих основных характеристик, имеются также и второстепенные:
- запас устойчивости работы компрессора;
- коэффициент избытка воздуха в камере сгорания;
- температура, а также давление рабочего тела;
- коэффициент полезного действия (КПД) компрессора, турбины и т.д.
Краткое описание ВСУ для автомобиля и локомотива
Если говорить о локомотивах, то редко, но все же используются газотурбовозы. На таком транспорте вспомогательная силовая установка монтируется для того, чтобы запустить основной двигатель. Кроме того, с его помощью осуществляется производство маневров и движения одиночного локомотива.
Если на автомобиле со специальным оборудованием, которое требует электрического питания, и неработающем двигателе в качестве ВСУ использовали достаточно широко известные электроагрегаты. Стоит также отметить, что на ряде специальных машин также был возможен запуск основного двигателя.
Устройство ВСУ для самолета
Что касается вспомогательной силовой установки самолета, то она является источником горячего сжатого воздуха, а также электрической энергии с постоянным и переменным током, который можно использовать для питания самолетных систем.
Когда самолет находится на земле, ВСУ может быть вполне использована для того, чтобы обеспечить полную автономность транспорта. Используется эта автономность в процессе предполетной подготовки. Эксплуатироваться такая система может только на тех аэродромах, которые расположены на высоте не более чем 3 км. Стоит также сказать, что вспомогательная силовая установка с 300 м или другая модель может использоваться одновременно для забора как сжатого воздуха, так и электроэнергии. Сжатый воздух поступает в систему кондиционирования самолета, а электроэнергия для запуска основного двигателя. ВСУ хорошо подходит для запуска газотурбинного двигателя, системы его крепления, воздухозаборного устройства, выхлопной системы, а также для системы, которая обеспечивает запуск двигателя и обеспечивает возможность управления им.
Конструкция отсека ВСУ
Система комплектуется дренажной системой. В самой низкой точке располагается устройство, которое называется дренажным сборником. Тут же располагается патрубок, который предназначен для вывода жидкости наружу, самотеком. Газотурбинный двигатель самолета также располагается в отсеке ВСУ, который находится в хвостовой негерметической части фюзеляжа. На пульте бортинженера имеется панель "Запуск ВСУ". На этой панели расположены все органы управления и контроля за вспомогательным силовым устройством.
ВСУ ТА-6А
Такая разновидность вспомогательной установки, как ТА-6А, чаще всего устанавливается на борт таких самолетов, как ТУ-154, ИЛ-62М, ИЛ-76, ТУ-144, ИЛ-86М, ТУ-22М. Она также может быть установлена на некоторых наземных транспортных агрегатах. Основное предназначение - это подача сжатого воздуха на запуск маршевых двигателей самолета на земле для питания сжатым воздухом системы кондиционирования.
Здесь важно отметить, что эта ВСУ может быть использована для питания бортовой электросети как переменным, так и постоянным током на земле и, что важнее всего, может быть применена для этой же цели в полете при выходе из строя основной системы. Сама по себе установка представлена в виде одновального газотурбинного двигателя с отбором воздуха за компрессором. Это говорит о том, что главные характеристики вспомогательной силовой установки ТА-6А - расход, давление и температура отбираемого воздуха. Состоит это устройство из нескольких основных элементов. Первый основной узел включается в себя редуктор со стартер-генератором. Имеется также генератор переменного тока, а также несколько других навесных агрегатов. Все они необходимы для того, чтобы обеспечить нормальную работу двигателя. В качестве компрессора используется трехступенчатый диагонально-осевой элемент.
Показатели ВСУ ТА-6А
Устройство обладает следующими основными техническими характеристиками:
- Направление вращение ротора со стороны сопла - правое.
- Второй важный параметр - это частота вращения ротора для турбокомпрессора. Во время отладки двигателя на холостом ходу диапазон температур должен быть около 60 градусов по Цельсию. В процентах показатель должен быть 99 ±0,5%. Если говорить об оборотах в минуту, то показатель должен быть в районе 23950±48.
- Что касается основного режима работы, то изменение частоты вращения ротора допускается в пределах от 97 до 101%.
- Есть такой параметр, как виброперегрузка двигателя. В начале срока службы этот коэффициент должен быть 4,5. В конце срока он может повыситься максимум до 6,0.
- Существует такой параметр, как продолжительность цикла холодной нагрузки. Максимальное значение ограничивается 32 секундами.
- Во время холодной нагрузки частота вращения ротора должна составлять от 19 до 23% от максимальной мощности.
Работа двигателя ТА-6А
Во время работы вспомогательной силовой установки атмосферный воздух будет всасываться при помощи компрессора через сетку и радиально-круговой вход. В компрессоре имеется три ступени, после прохождения которых воздух сжимается и подается в кожух газосборника. Отсюда основная масса отобранного вещества поступает в камеру сгорания. Оставшаяся часть может перепускаться в улитку выхлопного патрубка и через выхлопной патрубок выводиться обратно в атмосферу, а может и поставляться потребителю.
Стоит отметить, что воздух, который поставляется в камеру сгорания, разделяется на два потока - первичный и вторичный. Что касается первичного потока, то он поступает в зону горения через испарительные трубки, а также отверстия в головке жаровой трубы. Через эти же испарительные трубки подается также и топливо из пускового коллектора.
Второстепенный поток следует через определенное количество отверстий. После их прохождения он попадает в тот же отсек, что и вещество с первого потока. В этой емкости происходит смешение этих потоков с газом, что позволяет добиться нужного температурного режима всего газового потока, входящего непосредственно в турбину. Стоит также отметить, что в стенках камеры имеются щели. Через них небольшое количество воздуха проходит внутрь и используется там для того, чтобы охлаждать стенки камеры.
Вспомогательная силовая установка вертолета
Вспомогательное устройство для вертолета несколько отличается от того, которое монтируется на борту самолета. Основными комплектующими для устройства стали пара двигателей, а также редуктор. Если возникнет такая необходимость, то мощности одного двигателя будет достаточно, чтобы продолжить полет. Стоит также отметить, что правый и левый двигатели установки взаимозаменяемы. Однако это при условии того, что есть возможность разворота выхлопного патрубка. Сам же двигатель включает в себя такие элементы, как компрессор с поворотными лопатками, камера сгорания, турбина компрессора и сводная турбина, которая передает мощность через вал-рессору к редуктору ВР-8. Также здесь имеется выхлопное устройство и коробка приводов агрегатов.