¿Cómo se inician los motores de turbina de aviones grandes?

Answer 1

Puedo hablar de aviones comerciales, desde el Boeing 707 hasta todos los demás modelos de Airbus y Boeing hasta el Boeing 787.

Hasta el Boeing 787, todos los motores a reacción comerciales tenían arrancadores neumáticos (accionados por aire), también conocidos como arrancadores de aire. El aire caliente de una fuente externa o del sistema neumático a bordo de la aeronave se dirigiría a cada arrancador neumático, que se montó en la caja de engranajes del motor, y se unió al rotor N2 del motor. Dentro había una turbina, que comenzaría a girar a alta velocidad al recibir la entrada de aire caliente. Esta velocidad se reduciría con un conjunto de engranajes y, finalmente, el eje de salida haría girar el rotor del motor a través de la caja de cambios. Después de que el motor “arranque” y se vuelva autosuficiente, el embrague de arranque se desacoplará de la caja de cambios y se cortará el suministro neumático.

Se muestra: un arrancador de aire con motor a reacción. Las flechas azules son la ruta del aire caliente alimentado al arrancador durante el arranque del motor.

En el motor GenX del Boeing 787, cada motor se arranca mediante un motor eléctrico acoplado a la caja de cambios del motor. Este motor también sirve como generador después de que el motor ha arrancado, cumpliendo así un doble propósito.

Answer 2

Una turbina de gas funciona aspirando aire en la parte delantera, exprimiéndolo a través de los compresores, inyectando combustible y encendiéndolo, lo que hace que el gas se expanda, y luego extrae energía del gas en expansión a través de una turbina en la parte posterior. A medida que la turbina está conectada al compresor, es autosuficiente.

El problema es que a menos que esté girando primero, pegar una llama en el medio no hará nada útil. Por lo tanto, todos los motores necesitan una forma de hacer que las piezas giratorias se muevan lo suficientemente rápido, antes de encender el combustible en las cámaras de combustión, después de lo cual el motor debería ser autosuficiente.

Hay varias formas de hacerlo, incluidas las máquinas fuera del avión que proporcionan una fuente de aire presurizado que se sopla a través del motor para hacerla girar. La mayoría de los aviones grandes modernos hacen esto a bordo: tienen una turbina extra muy pequeña en el avión, generalmente está enterrada en la sección de cola, pero a menudo se puede ver dónde está su escape. La pequeña turbina es liviana, lo que hace que sea más fácil de arrancar, y probablemente arranca eléctricamente desde un motor de arranque. Tiene 2 trabajos principales: proporcionar aire para arrancar los motores grandes y hacer funcionar generadores de energía eléctrica sin que los motores principales funcionen o no necesiten una fuente de alimentación a tierra. Por esta razón, se llama Unidad de potencia auxiliar (APU)

Entonces, la APU enciende los motores grandes enviando aire a presión a través de las turbinas, lo que hace que todo el motor aumente constantemente en rpm. Cuando es lo suficientemente alto, el combustible del motor y los encendedores pueden ir, y el motor puede funcionar solo.

Imagen: el extremo posterior de un 737, que muestra la APU y el escape en la parte superior de la imagen.

Los aviones más nuevos están tratando de ser más eficientes al reducir la cantidad de cosas que se hacen con aire a presión en el avión. Las aeronaves como el Boeing 787 usan sistemas eléctricos cuando es posible. Aquí todavía hay una APU, pero solo produce energía eléctrica, por lo que los motores se encienden eléctricamente. Probablemente veremos más de esto en el futuro.

Se han utilizado otros métodos para hacer girar el motor para arrancar, incluido el tener cartuchos explosivos en el motor para proporcionar una explosión de gas a presión y el uso de un motor de arranque para conducir el motor mecánicamente. Algunos aviones más antiguos usaban un arranque de tipo APU que no era tan sofisticado: podía proporcionar el aire presurizado para el arranque, pero no la energía eléctrica. En general, esto se llamaría un arrancador de aire, no tan útil como una APU, porque en el suelo es necesario enchufarlo a la alimentación a tierra o hacer que los motores principales funcionen para obtener energía eléctrica.

Answer 3

Depende de los detalles de los motores y las plataformas en las que están instalados.

Los motores a reacción se han puesto en marcha de forma eléctrica, neumática, mediante el uso de una carga explosiva para generar un flujo de gas de gran volumen y alta velocidad, e incluso al arrancar con el flujo de escape de un avión con su tubo de chorro cerca de la entrada. del motor sin arrancar.

El método habitual para los jets comerciales es mediante el uso de un pequeño motor a reacción interno llamado APU (Unidad de potencia auxiliar) para generar flujo de gas, o aire comprimido, para hacer girar los motores más grandes.

Answer 4

Depende del tipo de avión y la situación específica de la que estamos hablando …

Los grandes aviones comerciales (como un modelo Boeing o Airbus volado por una aerolínea importante) tienen una “Unidad de potencia auxiliar” (APU). La APU es básicamente un pequeño motor de turbina en la cola del avión diseñado para proporcionar energía neumática y eléctrica sin producir un empuje significativo.

Una APU cumple varias funciones en los aviones modernos, y una de esas funciones es proporcionar la potencia neumática (o con la 787 eléctrica) requerida para arrancar (al menos una de) las turbinas de propulsión principales.

Si la APU de una aeronave funciona mal o no arranca los motores principales, se puede usar un “carro de arranque”. Este carrito es básicamente una APU de repuesto en una caja, y el fabricante de la APU generalmente cobra una prima considerable por lo que no es una alternativa deseable tener que sentarse si no es necesario …

Answer 5

En un Airbus, el piloto gira el selector de modo del motor (una perilla) a ENCENDIDO / ARRANQUE. Esta acción individual hace que las válvulas del paquete se cierren, que se suministre energía a los FADEC y que la página ENG aparezca en la pantalla inferior de ECAM.

Después de verificar la presión neumática en la pantalla del sistema, el piloto coloca el interruptor ENG MASTER en ON y FADEC realiza todo el arranque automáticamente. Primero se abrirá la válvula de arranque y la presión del aire hará girar una pequeña turbina que hace girar mecánicamente el motor. En el momento apropiado, el FADEC introducirá combustible e ignición y controlará el flujo de combustible para mantener los parámetros del motor dentro de los límites de arranque. A medida que se completa el arranque, FADEC cerrará la válvula de arranque y controlará el motor mientras continúa en ralentí estable.

Si hay algún mal funcionamiento durante el arranque, el FADEC abortará automáticamente el arranque y realizará las acciones necesarias, como cortar el combustible y continuar arrancando el motor (arranque en seco) para soplar cualquier combustible o vapores residuales y enfriar el motor.

También hay una opción de arranque “manual” en la que el piloto puede abrir la válvula de arranque para arrancar el motor, pero retrasa el combustible y el encendido manteniendo apagado el ENG MASTER. Cuando el ENG MASTER está encendido, el FADEC realiza el inicio como durante un inicio automático pero sin las protecciones automáticas. Se requiere una acción piloto en caso de un mal funcionamiento de arranque.