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[摘 要]某型航空发动机采用空气涡轮起动机，为了研究其地面起动的过程，对起动机进口压力进行研究，分析了不同起动机供气压力对发动机起动过程的影响，试验结果表明：升高起动机供气压力能增加空气涡轮起动机输出轴功率，缩短起动Ⅰ、Ⅱ阶段的时间，增大起动机脱开转速，缩短发动机起动时间。
[关键词]航空发动机 空气涡轮起动机 地面起动 起动时间
中图分类号：V233.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0129-01
1 起动过程简介
航空Ⅰ发动机从零转速加速到慢车转速的过程称为起动过程。发动机的地面起动一般包含以下三个阶段[1]，第Ⅰ阶段：燃烧室点火燃烧之前，在起动机的辅助下，将发动机的转子加速接近至点火转速。当高压转速到达时，向燃烧室中喷入燃油并点燃。第Ⅱ阶段：待燃烧室内燃油点燃形成稳定的火源之后，涡轮便开始进入工作状态，发出功。第Ⅲ阶段：当发动机转速达到时，涡轮的输出功率已明显远大于压气机所需要的功率，此时，可以断开起动机与发动机之间的联接，发动机依靠涡轮的扭矩独自将发动机从加速到慢车转速，至此，完成发动机的整个起动过程（图1）。
2 起动机对起动的影响
从起动的三阶段来看，在起动第一阶段由起动机带转，第二阶段由起动机和涡轮共同做功帶转，当起动机脱开后仅由涡轮做功带转。起动机只在起动第一、二阶段参与工作，因而其产生的功率对发动机起动性能的影响体现在这两个阶段。如果发动机所消耗的功率是确定的，则决定转子加速度的剩余功率大小取于起动机功率和涡轮功率。起动机的功率越大，发动机起动过程所需的时间则越短，尤其是可以大大缩短主燃烧室进入点火的时间。
某型发动机地面起动采用空起涡轮起动机。空气涡轮起动机具有质量轻、功率大、应用范围广的特点。根据发动机起动性能表现，可以通过起动机功率和输出转速、扭矩等性能参数的调整进行发动机起动性能的调节，空气涡轮起动机输出轴功率可表示为：
式中：为空气涡轮起动机输出轴功率（KW）；R为气体常数（J/（K·mol））；K为气体等熵指数；为空气涡轮起动机进口空气质量流量（kg/s）；为空气涡轮起动机进口空气总温（K）；为空气涡轮起动机效率，为起动机涡轮进口空气总压（Pa）；为涡轮后的压力（Pa），等于或者稍大于大气压力。
3 试验分析
3.1 试验设计
从式1和2可知，起动机的输出轴功率和起动机进口的压力和温度相关。起动机进口的进气压力越大，涡轮膨胀比越大，起动机的输出轴功率越大，起动机进口气流温度越高，起动机的输出轴功率越大。
由于起动机仅在起动的第一、第二阶段工作，起动机进口压力主要影响起动机的带转能力，起动机进口压力越高，起动机能发出的功越大，带转能力越强，起动机脱开时发动机转速越高。由于起动机进口温度变化范围较小，本文仅研究压力变化影响。
本文选取不同起动机进口压力，并在真实情况下进行发动机地面起动，主要研究参数为地面起动时间、起动机脱开时间和脱开时的排气温度。试验过程中，为了排除其他因素的影响，保持起动供油规律不变，并尽量保证实验过程中的环境压力和温度一致。
3.2 试验结果分析
选取不同的起动机供气压力进行地面起动。由于试验时气源所限，选择4种不同的起动机供气压力进行起动。试验中具体的试验结果见表1，3号和4号试验起动机进口压力基本一致。起动过程中发动机转速变化情况见图2。
从图中可以较为明显的区分起动的3个阶段，Ⅰ阶段起动机单独带转，4号试验和5号试验基本同时点火，说明4号和5号起动机在前段带转能力差别不大。1号和2号点燃时间基本一致，1号略快。Ⅱ阶段区分较为明显，起动过程中起动供油规律保持一致，5号试验由于转速上升很快故触发起动机转速脱开条件脱开起动机，1号、2号、3号和4号触发起动时间脱开起动机。3阶段主要靠涡轮做功，斜率基本一致。
可知，起动机供气压力对起动机脱开转速影响很大。1号、2号试验起动机供气压力差别不明显，起动机脱开时间基本一致；3号、4号试验起动机脱开转速较1号、2号有明显提升，5号试验达到转速脱开条件，可见起动机供气压力提高后起动机发出更大的功，提高了脱开转速，降低了起动时间（表1）。
由于起动过程中起动供油规律保持一致，从表1的统计可以看出，排气温度最大值随着起动机进口压力的增大有下降的趋势，可见，当起动机进口压力提高后，发动机的起动时间缩短，排气温度最高值减小。
4 结论
从试验中我们可以得到以下结论：
a）空气涡轮起动机进口压力对起动机输出轴功率有较大影响，当起动机进口压力提高后，起动机带转能力增加，发动机的起动脱开转速提高；
b）当起动机进口压力提高后，排气温度最高值减小，起动时间缩短。
参考文献
[1] 廉筱纯，吴虎.航空发动机原理.西安：西北工业大学出版社，2005.6.
[关键词]航空发动机 空气涡轮起动机 地面起动 起动时间
中图分类号：V233.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0129-01
1 起动过程简介
航空Ⅰ发动机从零转速加速到慢车转速的过程称为起动过程。发动机的地面起动一般包含以下三个阶段[1]，第Ⅰ阶段：燃烧室点火燃烧之前，在起动机的辅助下，将发动机的转子加速接近至点火转速。当高压转速到达时，向燃烧室中喷入燃油并点燃。第Ⅱ阶段：待燃烧室内燃油点燃形成稳定的火源之后，涡轮便开始进入工作状态，发出功。第Ⅲ阶段：当发动机转速达到时，涡轮的输出功率已明显远大于压气机所需要的功率，此时，可以断开起动机与发动机之间的联接，发动机依靠涡轮的扭矩独自将发动机从加速到慢车转速，至此，完成发动机的整个起动过程（图1）。
2 起动机对起动的影响
从起动的三阶段来看，在起动第一阶段由起动机带转，第二阶段由起动机和涡轮共同做功帶转，当起动机脱开后仅由涡轮做功带转。起动机只在起动第一、二阶段参与工作，因而其产生的功率对发动机起动性能的影响体现在这两个阶段。如果发动机所消耗的功率是确定的，则决定转子加速度的剩余功率大小取于起动机功率和涡轮功率。起动机的功率越大，发动机起动过程所需的时间则越短，尤其是可以大大缩短主燃烧室进入点火的时间。
某型发动机地面起动采用空起涡轮起动机。空气涡轮起动机具有质量轻、功率大、应用范围广的特点。根据发动机起动性能表现，可以通过起动机功率和输出转速、扭矩等性能参数的调整进行发动机起动性能的调节，空气涡轮起动机输出轴功率可表示为：
式中：为空气涡轮起动机输出轴功率（KW）；R为气体常数（J/（K·mol））；K为气体等熵指数；为空气涡轮起动机进口空气质量流量（kg/s）；为空气涡轮起动机进口空气总温（K）；为空气涡轮起动机效率，为起动机涡轮进口空气总压（Pa）；为涡轮后的压力（Pa），等于或者稍大于大气压力。
3 试验分析
3.1 试验设计
从式1和2可知，起动机的输出轴功率和起动机进口的压力和温度相关。起动机进口的进气压力越大，涡轮膨胀比越大，起动机的输出轴功率越大，起动机进口气流温度越高，起动机的输出轴功率越大。
由于起动机仅在起动的第一、第二阶段工作，起动机进口压力主要影响起动机的带转能力，起动机进口压力越高，起动机能发出的功越大，带转能力越强，起动机脱开时发动机转速越高。由于起动机进口温度变化范围较小，本文仅研究压力变化影响。
本文选取不同起动机进口压力，并在真实情况下进行发动机地面起动，主要研究参数为地面起动时间、起动机脱开时间和脱开时的排气温度。试验过程中，为了排除其他因素的影响，保持起动供油规律不变，并尽量保证实验过程中的环境压力和温度一致。
3.2 试验结果分析
选取不同的起动机供气压力进行地面起动。由于试验时气源所限，选择4种不同的起动机供气压力进行起动。试验中具体的试验结果见表1，3号和4号试验起动机进口压力基本一致。起动过程中发动机转速变化情况见图2。
从图中可以较为明显的区分起动的3个阶段，Ⅰ阶段起动机单独带转，4号试验和5号试验基本同时点火，说明4号和5号起动机在前段带转能力差别不大。1号和2号点燃时间基本一致，1号略快。Ⅱ阶段区分较为明显，起动过程中起动供油规律保持一致，5号试验由于转速上升很快故触发起动机转速脱开条件脱开起动机，1号、2号、3号和4号触发起动时间脱开起动机。3阶段主要靠涡轮做功，斜率基本一致。
可知，起动机供气压力对起动机脱开转速影响很大。1号、2号试验起动机供气压力差别不明显，起动机脱开时间基本一致；3号、4号试验起动机脱开转速较1号、2号有明显提升，5号试验达到转速脱开条件，可见起动机供气压力提高后起动机发出更大的功，提高了脱开转速，降低了起动时间（表1）。
由于起动过程中起动供油规律保持一致，从表1的统计可以看出，排气温度最大值随着起动机进口压力的增大有下降的趋势，可见，当起动机进口压力提高后，发动机的起动时间缩短，排气温度最高值减小。
4 结论
从试验中我们可以得到以下结论：
a）空气涡轮起动机进口压力对起动机输出轴功率有较大影响，当起动机进口压力提高后，起动机带转能力增加，发动机的起动脱开转速提高；
b）当起动机进口压力提高后，排气温度最高值减小，起动时间缩短。
参考文献
[1] 廉筱纯，吴虎.航空发动机原理.西安：西北工业大学出版社，2005.6.