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摘要：
本文重點論述一種直升機發動機起動系統的設計思想，從發動機正常起動和冷起動的基本功能實現開始，引入人機工程、使用性、維護性設計，到設計出最終的控制邏輯。本文論述的直升機發動機起動系統設計方法重點在于控制線路集成和互換性設計，對防止雙發同時起動和旋翼剎車狀態下禁止正常起動發動機的邏輯實現也有相應描述。
關鍵詞：
發動機起動；冷運轉；集成控制；互換性；控制邏輯
1概述
發動機起動系統是直升機的重要系統，對直升機使用性和安全性有著重要影響。如何設計安全性、可靠性高和便于操作的發動機起動系統一直是直升機設計研究的重要方向。本文詳細論述了一種直升機發動機起動系統的設計方法，可作為雙發電調發動機設計的參考。
2系統簡介
2.1系統功能。
發動機起動分為正常起動和冷起動。正常起動是指發動機從停車狀態通過起動控制達到可以實現自主運轉的過程，發動機實現自主運轉后隨著功率的提升可為飛行器的工作提供動力，同時向機上電源系統提供能量來源。冷起動指發動機在無需燃油系統及點火裝置介入的情況下實現低速運轉，利用發動機的動力性能吹出燃燒室內附著的雜質。冷起動在飛行器長期停放或停放環境空氣質量較差時使用。
2.2系統原理。
發動機正常起動：接通起動機電源，起動機帶動發動機運轉；燃油系統向發動機燃燒室內注入燃油；當發動機轉速達到規定值后點火器工作，點燃燃燒室內霧化的油氣，發動機開始產生動力；當發動機產生的動力足以保持自主運轉，后起動機脫開，起動成功。發動機冷起動：接通起動機電源，起動機帶動發動機運轉，利用發動機的動力性能吹出燃燒室內附著的雜質。
3設計思路
3.1起動功能實現
3.1.1正常起動功能。
發動機正常起動，應確保各起動系統組件按照相應的時間序列有效工作。正常起動時各起動系統組件的工作時序應為：起動機運轉帶動發動機轉動→燃油系統向燃燒室注油→點火器點燃燃燒室油氣→發動機自主運轉。
3.1.2冷運轉功能。
冷運轉僅需要保障起動機運轉帶動發動機轉動，而燃油系統及點火器不介入。
3.2限制條件
3.2.1雙發起動機同時運轉限制。
因為起動機運轉耗電量大，當前的電源系統不足以支持雙發同時起動，因此在一側發動機起動過程中應當通過電氣邏輯限制另一側起動機運轉。
3.2.2旋翼剎車禁止正常起動限制。
在旋翼剎車狀態下起動發動機可能造成旋翼、主減或發動機損毀，因此必須通過電氣邏輯限制旋翼剎車狀態起動發動機。根據發動機使用條件可以在旋翼剎車狀態進行冷運轉。
3.3優化設計
3.3.1控制器件集成設計。
由于起動控制線路較復雜，應將控制器件集成在獨立的LRU內。這樣做有以下幾點好處：第一、可以減少機上布線，減少了故障點，并有效降低重量。第二、在維護故障中便于鎖定故障，且更換LRU用時少，較好地增加了系統的維護性。第三、可以在LRU中預留接口，便于狀態測試和信號采集。
3.3.2互換性設計。
由于左發起動系統和右發起動系統相對獨立，為防止單一故障導致左右發起動功能同時喪失，應將左發起動控制線路和右發起動控制線路分別集成LRU，并設計成互換件。這樣做有以下幾點好處：第一、可以從邏輯上避免誤裝、反裝對系統造成影響。第二、方便鎖定可能發生的故障。第三、降低了成品研制過程中的試驗費用，降低整機價格，增加市場競爭力。
3.3.3備份設計。
由于發動機起動系統的安全性級別為重要的（三級），要求系統的故障概率應不高于10-5，而電源系統單路輸出的故障概率為10-6，為確保設計余量增加安全預度，應對起動系統采用雙路供電，電源正/負均需采用雙路控制。
3.4控制邏輯。
發動機正常起動：將功率選擇開關置于“慢車（I-DLE）”或“飛行（FLT）”位置。EECU接收到起動命令，控制EECU輸出起動命令，通過發動機繼電器盒控制起動機運轉，燃油電磁閥工作，向燃氣渦輪注入燃油。待燃氣渦輪轉速達到固定值后，EECU按時序控制輸出點火命令，通過發動機繼電器盒控制點火器工作，點燃燃氣渦輪內的油氣。待發動機達到自主運轉速度后，起動機脫開，起動結束。冷運轉：按壓“冷運轉”按鈕。通過功率選擇開關、冷運轉按鈕和發動機繼電器盒內部線路的連通，起動轉換接觸器線圈接通，起動機開始運轉。雙發同時起動抑制功能：由于發起動轉換接觸器的長閉觸點斷開，另一起動轉換接觸器的線圈供電被切斷，起動機無法運轉。正常起動和冷運轉功能均無法實現。旋翼剎車狀態下冷運轉：按壓“冷運轉”按鈕。通過功率選擇開關、冷運轉按鈕和另一發起動轉換接觸器常閉觸點的連通，起動轉換接觸器線圈接通，起動機開始運轉。旋翼剎車狀態下正常起動抑制功能：旋翼剎車狀態下，旋翼剎車微動開關閉合，起動轉換接觸器線圈供電被切斷，起動機無法運轉；燃油電磁閥和點火器的供電被切斷，均無法正常工作，無法正常起動發動機。
3.5人因工程設計。
一種直升機發動機起動系統設計方法，涉及駕駛員對左發功率開關、右發功率開關、左發冷運轉按鈕和右發冷運轉按鈕的操作。這4個開關/按鈕集成在上部開關板上，安裝位置便于駕駛員的操作。從使用性及安全性的角度分析，應避免操作失誤造成發動機起動，因此需要進行機械保護。
4優點和不足
本文所述一種直升機起動控制系統設計方法具有以下優點：高度集成：起動控制線路均集成在獨立的LRU內，增強了系統的可靠性和維護性。具備互換性：控制發動機起動的LRU左右發一致，從根源上解決了錯裝和誤裝對起動系統帶來的影響；有效的降低了成品試驗成本，經濟性高。人機界面好：操作界面簡明易懂，具有很好的防差錯設計，可以有效地防止誤操作帶來不利影響。受空間和重量限制，本文所述直升機起動控制系統設計方法尚存在可以發展的空間，如無法進行系統自檢，從而無法進行故障告警，此類不足需待日后不斷改進。
作者：馬彥鵬 單位：中航工業哈飛飛機設計研究所
參考文獻
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