[发明专利]用于在寒冷天气起动涡轮轴发动机的方法和系统

说明书

本发明涉及用于在寒冷天气起动涡轮发动机的方法，和执行该方 法的尤其是用于飞行器的涡轮发动机。

已知使用将驱动扭矩传递给涡轮发动机轴的起动器来起动涡轮发动 机。这种驱动扭矩用于克服施加在所述轴上的所有抵抗扭矩，抵抗扭 矩主要源于转动部件的气动阻力、接触部件的机械摩擦以及浸渍在与 所述涡轮发动机相联的至少一个润滑和/或调热液压回路流体中的接 触部件之间的粘滞摩擦所造成的损失。起动器逐渐加速涡轮发动机， 当达到预定转速时，开始向涡轮发动机的燃烧室中注入燃料并使其点 火。随后在另一预定转速下，起动器停止，涡轮发动机借助燃料的燃 烧继续加速直至空转速度。

已知的起动器可以是气动类型(其中涡轮充有压缩空气)，但现在 电动类型越来越多。在后一种情况下，这些起动器通常是同步机，在 涡轮发动机起动阶段用作电机，在飞行器飞行时用作发电机。下面仅 考虑电动类型的起动器。

很容易理解，在寒冷天气(例如当周边环境温度和与涡轮发动机相 联的液压回路中的流体温度低于-20℃时)，所述流体凝固，因此极 大增加了起动器必须克服的抵抗扭矩以起动所述涡轮发动机。当然， 电动起动器必须能够在寒冷天气执行这类起动操作，这意味着为此而 设定其功率。但是，必须指出，在飞行器的寿命中寒冷天气起动是相 当罕见的事件，这意味着要么必须使用功率过高并因此对于多数起动 过程很重的起动器，要么必须使用通过外部热源来加热涡轮发动机液 压回路的程序。

由于飞机系统电力体系结构的原因，每个涡轮发动机有两个电动起 动器，从而使具有超大质量和过高功率的飞行器电动起动器的缺点进 一步加重。这样，即使在其中一个电动起动器故障时所述涡轮发动机 仍然能够被起动。

此外，需要注意，很难精确预测寒冷天气中起动涡轮发动机时产生 的粘滞抵抗扭矩。这取决于起动时涡轮发动机流体的确切温度、这种 流体的质量和特性、与周边环境温度相关的接触机械部件的相对变形 以及难以预测的其它参数。这就是为什么起动器是基于具有设计余量 的抵抗扭矩曲线进行设计。但是，这种防范不能保证起动器的功率会 覆盖飞行器会遭遇的所有寒冷天气起动情况。因此，在寒冷天气下使 用者试图起动发动机之前，必须遵循特定程序，已证明这种程序对飞 行器的可利用性以及操作性都不利，在起动涡轮发动机时不能防止失 败。

为了弥补这些缺点，文献GB-A-2260577描述了使用电动起动器起 动涡轮发动机的方法，所述涡轮发动机设有至少一个液压流体回路， 用于润滑所述涡轮发动机的至少一些部件，根据该方法，当在寒冷天 气起动所述涡轮发动机时，所述电动起动器产生的至少一些热能被传 递给涡轮发动机润滑回路的液压流体。

因此，在寒冷起动时通过所述电动起动器加热涡轮发动机润滑回路 的液压流体(机油)，以使所述液压流体的粘度降低，从而减小了这 种流体产生的抵抗扭矩。这使起动时间缩短、起动器变小以及起动故 障的风险降低。

本发明的目的是改进上述的已知方法，其中涡轮发动机润滑回路设 有温度调节装置，能够除去所述涡轮发动机运行时散发的热量。在这 种情况下，根据本发明，为了加速所述涡轮发动机润滑回路的液压流 体的加热，在热能从电动起动器传递给涡轮发动机润滑回路的液压流 体时禁用所述涡轮发动机润滑回路的所述温度调节装置。

虽然根据本发明的方法可以在不是特别低的温度下实施，实际上， 当其中的温度至少在大约-20℃以下时热能从电动起动器传递给涡轮 发动机润滑回路的液压流体。

通常，在起动器设有用于润滑所述起动器的至少一些部件的至少一 个液压流体回路时，通过所述起动器润滑回路将热能从起动器传递给 涡轮发动机润滑回路的液压流体是有利的。

另外，如果所述起动器润滑回路设有能够除去起动器运行时散发的 热量的温度调节装置，那么优选在热能从电动起动器传递给涡轮发动 机润滑回路的液压流体时禁用所述起动器润滑回路温度调节装置，直 到涡轮发动机润滑回路的液压流体达到变热水平。

热能从起动器传递给涡轮发动机润滑回路的液压流体可以持续到发 动机涡轮起动或者持续到这种液压流体的温度达到对应于所述流体的 正常粘度的第一预定值。当所述热能传递设计成持续到直至起动时， 如果涡轮发动机润滑回路的液压流体温度达到具有损坏发动机的风险 的第二预定值，那么有利的是提供能够在所述起动之前中断所述热能 传递的安全特征(部件)。