CN109989834A - 一种新型空气涡轮起动系统 - Google Patents

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闫欢松
杨雯雯
苏中亮
程卫国
黄芳
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Jincheng Nanjing Electromechanical Hydraulic Pressure Engineering Research Center Aviation Industry Corp of China
AVIC Jincheng Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems
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AVIC Jincheng Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/275—Mechanical drives
    • F02C7/277—Mechanical drives the starter being a separate turbine

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Abstract

本发明公开了一种空气涡轮起动系统，包括伺服引气阀、进气单元和起动单元，伺服引气阀出气口设置为喇叭状，伺服引气阀出气口通过对半卡箍与进气单元连接，对半卡箍通过螺栓拧紧固定，进气单元与起动单元之间设置有排气罩。该空气涡轮起动系统同时兼具伺服引气阀和空气涡轮起动机的功能，同时具有功能全、尺寸小、重量轻、功率高、结构简单、可靠性高、适用范围广、应用价值高的优点，同时对改善飞机系统性能、提高可靠性具有重要意义。

Description

一种新型空气涡轮起动系统
技术领域
本发明涉及航空辅助动力领域，特别是涉及一种新型空气涡轮起动系统。
背景技术
空气涡轮起动机是通过功能转换将高温高压气体转化为轴功率，为飞机发动机的地面起动、冷运转、启封、油封和假起动提供初始动力的装置，伺服引气阀用来调节进入空气涡轮起动机的气体流量。二者的匹配性和可靠性，将直接影响飞机整体性能和可靠性。
目前，在装机过程中，为改善伺服引气阀与空气涡轮起动机的匹配性，通常在二者之间增加连接管路，用以调整进入空气涡轮起动机的气流，但同时也增大了整体的重量、安装尺寸；且伺服引气阀与空气涡轮起动机作为相互独立的个体，产品特性决定其兼容性低、匹配难度大；产品及管路气流损失大、输出功率较低。因此，如何设计一种功能全、尺寸小、重量轻、功率高、结构简单、可靠性高、适用范围广的新型空气涡轮起动系统尤为重要和迫切。
发明内容
本发明目的：提供了一种新型空气涡轮起动系统，具有功能全、尺寸小、重量轻、功率高、结构简单、可靠性高、适用范围广、应用价值高的特点。
本发明的技术方案是：
一种新型空气涡轮起动系统，包括伺服引气阀、进气单元和起动单元。伺服引气阀出气口设置为喇叭状，伺服引气阀出气口通过对半卡箍与进气单元连接，对半卡箍通过螺栓拧紧固定，进气单元与起动单元之间设置有排气罩。
排气罩包括前端环与后端环，前端环与进气单元连接，后端环与起动单元连接，前端环和后端环通过连接筋连接。
前端环内表面设置有若干弧形凹面。
前端环上设置有若干个方形的减重凹槽。
前端环及后端环上还设置有若干螺栓孔。
进气单元内部设置有导向器，导向器的喉道面积为0.002～0.0022平方米。
本发明的有益效果：新型空气涡轮起动系统同时兼具伺服引气阀和空气涡轮起动机的功能，同时具有功能全、尺寸小、重量轻、功率高、结构简单、可靠性高、适用范围广、应用价值高的优点，同时对改善飞机系统性能、提高可靠性具有重要意义。
附图说明
图1是本发明空气涡轮起动系统结构示意图；
图2排气罩结构示意图；
图3是本发明空气涡轮起动系统工作原理图；
其中，1－伺服引气阀、2－螺栓、3－对半卡箍、4－进气单元、5－排气罩、6－起动单元、7－凹槽、8－前端环、9－连接筋、10－后端环、11－螺栓孔、12－弧形凹面、13－高温高压气体、14－导向器、15－涡轮、16－减速器、17－离合器。
具体实施方式
为更好的说明本发明，下面结合附图具体说明。
一种新型空气涡轮起动系统，包括伺服引气阀1、进气单元4和起动单元6。伺服引气阀1出气口设置为喇叭状，与传统伺服引气阀固定通径的形式相比，该结构可明显改善进气流场，避免进气畸变的发生，同时极大地提高了伺服引气阀1与进气单元4的匹配性。伺服引气阀1出气口通过对半卡箍3与进气单元4连接，对半卡箍3通过螺栓2拧紧固定，方便拆装和更换。进气单元4与起动单元6之间设置有新型排气罩5。
排气罩5包括前端环8与后端环10，前端环8与进气单元4连接，后端环10与起动单元6连接，前端环8和后端环10通过连接筋9连接。
前端环8内表面设置有若干弧形凹面12。弧形凹面12增加了气动流场型，面改善了排气流场，降低了排气损失。同时，弧形凹面12也起到减重的作用。
前端环8上设置有若干个方形的减重凹槽7。
前端环8及后端环10上还设置有若干螺栓孔11，便于进气单元4与起动单元6之间的拆装与更换。
进气单元内部设置有导向器14，导向器14的喉道面积为0.002～0.0021平方米。喉道面积提升了通过产品的气体流量，增大了产品输出功率。
新型空气涡轮起动系统的工作原理如下所述：
初始状态时，伺服引气阀1处于关闭位置。
当需要辅助动力装置或地面气源设备起动主发动机时，控制系统给伺服引气阀1通电，使伺服引气阀1处于全开状态。高温高压气体13气体由伺服引气阀1进入起动机，吹动涡轮15，经减速器16和离合器17传递功率，将发动机的高压转子转速带转至规定转速后，电子控制器关闭伺服引气阀1，从而切断气源，空气涡轮起动系统停止工作。
当排气超温时，控制系统根据超温情况进行逻辑运算，给伺服引气阀1输入相应的控制电流(控制电流为0～100mA，且随着控制电流的增加伺服引气阀从全开状态向全闭状态运动)，调节伺服引气阀1蝶板开度，从而降低引气流量，实现防止排气超温的目的。
与传统伺服引气阀、连接管路、空气涡轮起动机的标准三段式结构形式相比，该空气涡轮起动系统取消了伺服引气阀与空气涡轮起动机之间的连接管路，降低了整体的重量、安装尺寸，提高了整体的兼容性、匹配性，降低了产品及管路气流损失、提升了产品输出功率。
新型空气涡轮起动系统同时兼具伺服引气阀和空气涡轮起动机的功能，同时具有功能全、尺寸小、重量轻、功率高、结构简单、可靠性高、适用范围广、应用价值高的优点，同时对改善飞机系统性能、提高可靠性具有重要意义。

Claims (8)

1.一种新型空气涡轮起动系统，包括伺服引气阀(1)、进气单元(4)和起动单元(6)，其特征在于：所述的伺服引气阀(1)出气口设置为喇叭状，所述的伺服引气阀(1)出气口通过对半卡箍(3)与进气单元(4)连接，对半卡箍(3)通过螺栓(2)拧紧固定，所述的进气单元(4)与起动单元(6)之间设置有排气罩(5)。
2.根据权利要求1所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述的排气罩(5)包括前端环(8)与后端环(10)，所述的前端环(8)与进气单元(4)连接，所述的后端环(10)与起动单元(6)连接，所述的前端环和后端环通过连接筋(9)连接。
3.根据权利要求2所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述的前端环(8)内表面设置有若干弧形凹面(12)。
4.根据权利要求2所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述的前端环(8)上设置有若干个方形的减重凹槽(7)。
5.根据权利要求2所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述的前端环(8)上设置有若干螺栓孔(11)。
6.根据权利要求2所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述后端环(10)上也设置有若干螺栓孔(11)。
7.根据权利要求1所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述的进气单元(4)内部设置有导向器(14)。
8.根据权利要求7所述的新型空气涡轮起动系统，其特征在于：所述导向器(14)的喉道面积为0.002～0.0021平方米。
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