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[摘 要]航空发动机地面起动过程可分为3个阶段，起动供油量对起动的影响主要在第2、3阶段，通过对起动供油量的研究，分析了不同供油量对某型发动机地面起动的影响，试验结果表明：选择合适的起动供油量能够缩短起动时间，降低排气温度。
[关键词]航空发动机 地面起动 供油量 起动时间
中图分类号：V235.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0123-01
1 起动过程简介
航空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 起动油量对发动机起动情况的影响
从式中可见，某型发动机转速与油量呈函数关系，对其地面起动过程来说，选择合适的起动供油规律至关重要。
试验在地面环境温度达到36～38℃时进行，当大气温度较高时[2]，虽然滑油、燃料的物理性质变化都会更有利于起动，但由于空气流量的减小，燃烧室内容易形成过分富油燃烧，从而导致温度过高。故高温条件下对起动油量的考核最苛刻，起动油量选择不恰当极易导致温度上升过快而超温。
3 试验结果分析
3.1 试验方法
试验设计过程中尽量避免其他因素对试验的影响，仅分析起动供油量对发动机起动的影响。试验点选择过程中尽量保证环境温度和压力变化不大。
起动过程中起动机脱开的逻辑是：起动到达一定时间或者发动机n2转速大于一定值。发动机起动试验过程中，为了避免起动机功率影响，起动过程中尽量保证起动机进口空气参数一致。
试验过程中选择4种供油规律，通过分析4种供油规律的起动机脱开转速、起动机脱开时的排气温度、起动过程中最大的排气温度和起动时间来分析起动油量对地面起动的影响。
3.2 试验结果分析
由于在高温天气起动，起动过程中起动时间较长，4种方案的起动机脱开均为时间脱开。
a）方案1
选择起动油量为下图2中方案1。起动过程中，转速上升缓慢，起动机脱开转速为41.2%，后3阶段排气温度上升至接近起动极限排气温度，隨后停止起动发动机。
从起动不成功的现象看，2阶段起动机脱开时排气温度为4方案中最高，可见起动前期温度上升较快，而后期排气温度上升至其起动排气温度最大值，故将起动供油规律调整为方案2，在原始供油基础上2阶段段减6%油，控制前期过快上升的温度；对起动机脱开后3阶段油量也进行更改，减4%油，抑制排气温度上升。
b）方案2
采用方案2后再次起动，发动机起动成功，起动机脱开时转速48.4%，较方案1有明显提高，脱开时排气温度降低23℃，但起动过程中最大排气温度接近极限温度，起动时间82s。从起动机脱开加速至慢车转速时间（起动3阶段）为32s，后期发动机转速上升缓慢，起动时间仍较长，排气温度最大值也较高。
c）方案3
方案2虽然能够起动成功，但其排气温度在起动机脱开时已经较高，最大排气温度接近极限，起动时间较长。故采用方案3，2阶段在方案2的基础上再减4%的油量，抑制前期过快排气温度增长；起动机脱开后发动机转速上升缓慢，在起动3阶段增加油量。从表1中可知，采用方案3后起动发动机成功，起动时间缩短3s，排气温度最大值比方案2高5℃，起动机脱开转速为45.1%，脱开时排气温度比方案2低31℃，起动时间缩短2s，从起动的情况来看，采用方案3后，虽然起动机脱开时排气温度较低，起动2阶段转速上升较慢，起动时间较长。而发动机排气温度在3阶段上升过快，起动后段增加油量不可行。
d）方案4
方案4相对方案1在起动2阶段减小5%左右，起动机后段后油量和方案1相同。发动机起动成功，起动时间较方案2减少6s，起动排气温度最大值较方案3减小29℃，起动机脱开转速47.4%，脱开时排气温度减小11℃，相较与其他几次规律较好。
方案4减少了2阶段段供油量，抑制了前期过快增长的温度，同时又不至于使转速上升过慢，使排气温度控制在较为合理的范围内；在3阶段期的供油与方案1相同，使起动机脱开后涡轮带转阶段转速上升在合适范围之内（表1）。
4 结论
通过实验得到以下结论：
a）对于起动供油规律为转速-油量规律的发动机，合适的起动供油规律至关重要，选择合适的起动供油规律能有效的降低排气温度最大值，缩短起动时间；
b）所选择的4个方案中4号方案起动时起动油量较为合适，抑制排气温度过快上升，发动机转速上升快，起动时间短。
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；
[2] 冯维林.涡扇发动机起动过程的数值模拟.西安：西北工业大学硕士论文，2006.3；
[关键词]航空发动机 地面起动 供油量 起动时间
中图分类号：V235.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0123-01
1 起动过程简介
航空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 起动油量对发动机起动情况的影响
从式中可见，某型发动机转速与油量呈函数关系，对其地面起动过程来说，选择合适的起动供油规律至关重要。
试验在地面环境温度达到36～38℃时进行，当大气温度较高时[2]，虽然滑油、燃料的物理性质变化都会更有利于起动，但由于空气流量的减小，燃烧室内容易形成过分富油燃烧，从而导致温度过高。故高温条件下对起动油量的考核最苛刻，起动油量选择不恰当极易导致温度上升过快而超温。
3 试验结果分析
3.1 试验方法
试验设计过程中尽量避免其他因素对试验的影响，仅分析起动供油量对发动机起动的影响。试验点选择过程中尽量保证环境温度和压力变化不大。
起动过程中起动机脱开的逻辑是：起动到达一定时间或者发动机n2转速大于一定值。发动机起动试验过程中，为了避免起动机功率影响，起动过程中尽量保证起动机进口空气参数一致。
试验过程中选择4种供油规律，通过分析4种供油规律的起动机脱开转速、起动机脱开时的排气温度、起动过程中最大的排气温度和起动时间来分析起动油量对地面起动的影响。
3.2 试验结果分析
由于在高温天气起动，起动过程中起动时间较长，4种方案的起动机脱开均为时间脱开。
a）方案1
选择起动油量为下图2中方案1。起动过程中，转速上升缓慢，起动机脱开转速为41.2%，后3阶段排气温度上升至接近起动极限排气温度，隨后停止起动发动机。
从起动不成功的现象看，2阶段起动机脱开时排气温度为4方案中最高，可见起动前期温度上升较快，而后期排气温度上升至其起动排气温度最大值，故将起动供油规律调整为方案2，在原始供油基础上2阶段段减6%油，控制前期过快上升的温度；对起动机脱开后3阶段油量也进行更改，减4%油，抑制排气温度上升。
b）方案2
采用方案2后再次起动，发动机起动成功，起动机脱开时转速48.4%，较方案1有明显提高，脱开时排气温度降低23℃，但起动过程中最大排气温度接近极限温度，起动时间82s。从起动机脱开加速至慢车转速时间（起动3阶段）为32s，后期发动机转速上升缓慢，起动时间仍较长，排气温度最大值也较高。
c）方案3
方案2虽然能够起动成功，但其排气温度在起动机脱开时已经较高，最大排气温度接近极限，起动时间较长。故采用方案3，2阶段在方案2的基础上再减4%的油量，抑制前期过快排气温度增长；起动机脱开后发动机转速上升缓慢，在起动3阶段增加油量。从表1中可知，采用方案3后起动发动机成功，起动时间缩短3s，排气温度最大值比方案2高5℃，起动机脱开转速为45.1%，脱开时排气温度比方案2低31℃，起动时间缩短2s，从起动的情况来看，采用方案3后，虽然起动机脱开时排气温度较低，起动2阶段转速上升较慢，起动时间较长。而发动机排气温度在3阶段上升过快，起动后段增加油量不可行。
d）方案4
方案4相对方案1在起动2阶段减小5%左右，起动机后段后油量和方案1相同。发动机起动成功，起动时间较方案2减少6s，起动排气温度最大值较方案3减小29℃，起动机脱开转速47.4%，脱开时排气温度减小11℃，相较与其他几次规律较好。
方案4减少了2阶段段供油量，抑制了前期过快增长的温度，同时又不至于使转速上升过慢，使排气温度控制在较为合理的范围内；在3阶段期的供油与方案1相同，使起动机脱开后涡轮带转阶段转速上升在合适范围之内（表1）。
4 结论
通过实验得到以下结论：
a）对于起动供油规律为转速-油量规律的发动机，合适的起动供油规律至关重要，选择合适的起动供油规律能有效的降低排气温度最大值，缩短起动时间；
b）所选择的4个方案中4号方案起动时起动油量较为合适，抑制排气温度过快上升，发动机转速上升快，起动时间短。
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；
[2] 冯维林.涡扇发动机起动过程的数值模拟.西安：西北工业大学硕士论文，2006.3；