起火系统

起火系统又称起动/点火系统，是燃气涡轮发动机上重要的工作系统之一。

燃气涡轮发动机开始工作时，需要利用外界的能量使转子转动，经过一个起动过程，才能进入稳定的慢车工作状态。使发动机从静止状态加速到慢车状态的各个工作部分总称为起动系统。

在地面起动发动机时，起动系统与点火系统协调共同工作，使发动机起动点火；在飞行时，点火系统单独工作。

(1)保证战术技术要求的起动时间。所谓起动时间是指起动系统开始动作到发动机转子加速到慢车转速的整个时间。对于歼击机和截击机来讲，赢得时间，便争取了战斗中的主动权。

(2)保证发动机在地面和尽可能高的高度，都能可靠地自动起动。

(3)在系统体积小、重量轻的条件下，尽量保证起动的独立性(不依赖机场的设备)和足够多的重复起动次数。

(4)附件结构简单，使用和维护方便。

使发动机转子的转速由零增加到慢车转速的过程称为起动过程。根据带动发动机转子加速的驱动力的来源，可将加速过程分为三个阶段。

(l)第一个阶段。带动发动机转子加速的驱动力来自起动机，也就是由起动机单独带动发动机转子加速。

(2)第二个阶段。带动发动机转子加速的驱动力来自起动机和涡轮转子。也就是起动机和涡轮转子共同带动发动机转子加速。

(3)第三个阶段。带动发动机转子加速的驱动力来自涡轮转子，也就是由涡轮转子单独带动发动机转子加速到慢车转速。

燃气涡轮发动机的起动机有电动起动机、燃气涡轮起动机和空气涡轮起动机三种。

（1）电动起动机。电动起动机由直流电源、直流电动机、减速器、离合器等组成。

电动起动机电源有地面电源、机上电源、辅助动力装置(APU)。

电动起动机的优点是使用方便，起动过程自动化。其缺点是重量大，起动机的功率随外界条件而变化，起动后电动机成为无用的重垫，为此在起动时可将直流电动机作为起动机，而在飞行时将它作为直流发电机用。

(2)燃气涡轮起动机。燃气涡轮起动机实际上是一台完整的小型涡轮轴发动机。由单面单级离心式压气机、回流式燃烧室、单级向心式涡轮、单级动力涡轮、减速器和离合器组成。除此之外，它还应有自己的燃油系统、滑油系统、起动系统等。

它的优点是起动功率大，不依赖地面电源，可以多次重复使用;缺点是结构复杂。

(3)空气涡轮起动机。空气涡轮起动机由单级涡轮、减速器、离合器和传动轴等组成。

空气涡轮起动机的优点是扭矩大，重量轻，结构简单，工作可靠，使用方便。其缺点是需要外界气源，不能单独起动发动机。

所有燃气涡轮发动机都采用高能点火装置，而且总是装备双套系统。

点火系统的功用是产生电火花，点燃混合气。

燃气涡轮发动机的点火系统由电源、高能点火器、高压导线、点火电嘴组成。点火器的输出即有高能输出又有低能输出，所以是复合点火系统。

燃气涡轮发动机的点火系统分为直流点火装置和交流点火装置等。

(1)只在起动点火的过程中工作，只要在燃烧室中形成稳定的点火源之后，点火系统就停止工作，而不像活塞式发动进那样在发动机的整个工作过程中都工作。

(2)采用高能电容复合式点火系统。

(3)点火系统对发动机的性能没有影响。

典型的直流断续器操作装置有一个感应线圈，由断续器机构操作，通过高压整流器给储能电容器充电。当电容器中的电压升高到封严放电间隙的击穿值时，能量通过点火电嘴端面释放。装置中的轭流圈用以延长放电时间，还装有一个放电电阻用以保证在系统断开1min内电容器中储存的能量被释放。点火装置中安全电阻使装置安全工作。即使当高压导线断开和绝缘时也能安全工作。

该系统由交流电源提供115V400Hz交流电。由变压器、整流器、储能电容、放电间隙、扼流圈、放电电阻、安全电阻和电嘴组成。

装置中各元件的功用是:变压器用来产生高压电;整流器将高压电变为直流电;储能电容器用来充电，积蓄电荷，储存电能;扼流圈可以延长放电时间;放电电阻用来限制储能电容的最大储能值，并保证电容器中存储的电能可以在点火系统断开后一分钟内，全部释放掉。以保证维修人员的安全。

电嘴的功用是产生火花点燃混合气。

目前航空燃气涡轮发动机上所用的电嘴是一种表面放电式的电嘴。这种电嘴在壳体和中心电极之间充有绝缘材料，中心电极的前端为钨电极头外面包有一层碳化硅半导体材料。

点火系统工作时，高能点火器的高压电通过高压导线输至电嘴，中心电极上的的高压电使中心电极和壳体间的半导体绝缘材料表面上产生电离作用，为储存在电容器中的电能提供一条低电阻通路。放电采取从电极到壳体高电压跳火的形式，形成高强度的火化。

典型点火系统的正常跳火率在每分钟60~100个火花之间。