毛可久
(三)起动系统
在发动机刚开动的时候,一定要先借助于外力使转子旋转,让空气流进发动机,点火以后,发动机才能正式工作。这种供给外力的机械,叫做起动机。使发动机由静止状态开始起动的装置就叫做起动系统。
起动系统包括有起动机,起动线圈,点火电咀,起动油泵,起动喷嘴等等。而其中最主要的附件就是起动机。
起动机的型式是很多的。一般有下列几种:
①活塞式起动机
多用在早期的涡轮喷气发动机上,它的作用原理和一般活塞式发动机相同。先往汽缸内喷油,再点燃,使曲轴旋转,然后再带动发动机旋转。这种起动机功率较小,构造复杂,故目前已不大使用。
②电起动机
它和普通电动机相同。起动时,先由蓄电瓶供电进来,使电机转动,再带动发动机旋转。
为了减少附件的数目,在近代发动机上,有的装置了起动——发电机。在起动时,它是作为起动机来使用。当发动机工作以后,通过一套电气系统的调节,它又反过来变成发电机,这样就可省去一个附件。
③气压起动机
它是利用高压空气来起动,从蓄气瓶来的高压气,吹动起动机转子旋转,再带动发动机起动。这种起动机构造很简单,但消耗空气量太大,故目前也很少使用。
④燃气涡轮起动机
在近代大推力发动机上,广泛地采用了燃气涡轮起动机。它的构造和普通燃气涡轮发动机一样,也具有压气机,燃烧室,涡轮,尾喷管,减速器以及本身的一套附件,甚至还多一套离合器传动装置。构造比较复杂,但功率大,可以使起动时间短。由于没有附加设备(如电瓶、蓄气瓶等),故总的重量较小。
⑤火药起动机
在火药筒中装有高能量的火药,通电点火以后,就燃烧成高温的气体,作用在涡轮上,使涡轮旋转,通过减速机构再带动发动机旋转。
这种起动机的突出优点是重量小而功率大,很有发展前途,但相应地对材料,安全性,燃料各方面要求也比较严格。
⑥蒸汽和气体起动机
这种起动机的工作原理,主要是让液体蒸发,产生蒸汽来使气轮机旋转,然后再带动发动机起动。这样就需要专门的气体发生器以及专门的液体,使动力装置的重量大为增加,所以没有获得实际的应用。
上面这六种起动机,各有其优缺点。目前以电起动机和燃气涡轮起动机用得较多。在设计发动机时,需要根据不同的要求及具体条件来进行选择。
(四)自动调节器
随着飞行速度及高度范围的扩大,对发动机自动调节的要求也越来越高。这样,在外界情况不断变化时,才能保证发动机正常地工作,同时也可以减轻飞行员的负担,特别是歼击机,应使驾驶员能更好地集中精力作战。自动调节要比手操纵准确得多。
发动机上的自动调节器是很多的。前面谈到的燃油系统中的气压调节器就是其中主要的一个。通过它可以控制发动机转速或涡轮前燃气温度,这样也就能改变发动机整个的工作状态。在有的发动机上则是直接感受转速,而不是感受外界压力及飞行速度,这样调节起来就比较准确,但稳定性差些。
另外,在有的发动机上,还可能有下面一些调节器。
①进口调节器
用在超音速飞机上,以保证在飞行情况发生变化时,使进气激波损失仍然最小。
②出口调节器
在高超音速飞机上,采用拉瓦尔喷口即收敛扩张式喷口。但是,飞行高度、速度改变时,如果拉瓦管喷口不能调节,则气流能量不能得到充分利用,使发动机经济性恶化。所以,必须根据不同的飞行情况来改变拉瓦尔喷口的临界断面面积及出口面积。
③防喘机构调节器
我们知道,高压缩比的压气机在离开设计状况工作时(例如低转速时)往往会发生喘振现象。这样就会使发动机的性能大为恶化,因此在近代的发动机上,几乎都装有防喘机构。
防喘装置一般可分为两种——放气活门及旋转导流片。它们都装有调节器,可以感受转速或压气机后的空气压力,来打开放气活门或使导流片旋转。
④螺旋桨距调节器
和一般离心块式转速自动调节器相同,当转速有偏差时,可使桨叶旋转,改变了发动机的负荷,就可使转速恢复到原定值。
在有的螺旋桨距调节器上,还带有自动顺桨及反桨装置。
此外,在发动机上还可能有温度自动调节器,进气压力自动调节器,防冰装置调节器等等,此处不再一一阐述。
(五)其他附件
除了上面提到的以外,发动机上还可能安装以下附件。
①发动机电气系统:包括有发动机操纵,起动,加力以及安全联锁机构等全部电气装置。
②发动机仪表:包括有各种压力表、温度表、流量表及转速表等。
③飞机附件:它主要是为飞机服务的,但为了传动方便起见,也安装在发动机上。包括有发电机,收放起落架的液压泵,仪表用的真空泵,空气压缩机等。
④冷却装置:在高超音速飞机上,由于迎面高速气流滞止温度过高(当飞行速度M=3时,外界气流滞止温度可达606°K),便需要对发动机某些部件及座舱进行专门的冷却,于是装置了一套涡轮冷却器,以保证发动机正常工作。
以上将涡轮喷气式发动机的主要附件及自动器作了一个简单介绍。但是,这一门科学技术是不断地发展的,更新式的附件、自动调节器将不断被采用在近代新型的发动机中。
完