ВСУ в современных самолетах: принцип работы

Вспомогательная силовая установка или ВСУ в самолете — это устройство для снабжения энергией данного воздушного ТС. В качестве источника здесь выступают один или несколько моторов. Впервые авиалайнер, оборудованный турбинно-газовым движком с системой ВСУ, сконструировали в 1963 (Boeing 727). Он курсировал по маленьким аэропортам без потребности в наземном оборудовании.

Назначение

ВСУ применяются в самой разной технике (например, используются в самоходной «зенитке» ЗСУ-23-4). То есть развитие технологии связано не только с самолетостроением, но и с производством таких транспортных средств, как танки, машины военного назначения, паровозы и пр. Однако наибольшее распространение установки получили именно в авиастроении (на лайнерах и вертолетах). Причем чаще всего их ставят в воздушных ТС пассажирских и транспортных типов.

Кроме поддержки главных двигателей, ВСУ также используют для вырабатывания электричества во время наземных работ, для поддержания нужного уровня давления гидросистем, а также для кондиционеров. Ведь не каждое аэродромное техобслуживание обладает нужным для этого оборудованием.

Компрессоры ВСУ применяют и при воздушном снабжении рабочих механизмов в процессе стоянки — когда пассажиры занимают места в салоне, в авиалайнере уже включен свет и работают кондиционеры. На стоянке дополнительная силовая машина может работать как турбостартер, приводящий в действие гидронасосы и генераторные составляющие. Такая схема присуща самолетам СУ-27, оборудованным движками АЛ-31Ф, либо для МИГ-29, с установленными РД-33.

То есть главные задачи ВСУ:

• поставка электроэнергии;
• нагнетание давления в механизме гидравлики;
• обеспечение работы кондиционеров.

Запуск двигателей

Мощности СУ используют при пуске двигателей. На новых самолетах ВСУ работает в качестве газотурбинных мини-двигателей, их еще называют турбовальными. При этом незадействованная турбина такого механизма функционирует для поддержания всех доступных устройств лайнера. Нужно сказать, что типы моторов могут различаться по способу функционирования — от турбовальных, дизельных и бензиновых до паровых агрегатов.

Для пуска с помощью СУ, мощности направляются на раскручивание ротора. От ВСУ к движку тянутся воздуховоды (с внешней стороны лайнера видны специальные люки для движения воздуха). Пилот при пуске отключает ВСУ от кондиционеров в салоне и направляет воздух к мотору. В результате воздушные массы стимулируют раскрутку турбин до требуемых оборотов, после чего поджигается смесь камеры сгорания, и движок запускается.

Альтернативный вариант: пуск главного мотора напрямую от генератора СУ. Генератор при этом функционирует в форсированных режимах. Таким способом запускается авиалайнер ИЛ-18 или, например, АН-12.

Функция подстраховки

ВСУ в самолете используют в качестве альтернативного источника энергии для наиболее важных систем, а значит, для большей безопасности пассажиров. Если во время полета выходят из строя генераторы либо другие энергетические агрегаты, ВСУ запускается в аварийном режиме: борт снабжается энергией вплоть до посадки самолета.

Устройство

ВСУ оборудована специальным генератором и компрессором — первый питает электрическую составляющую самолета, второй применяется для пуска движков и для работы кондиционеров. В левой нижней части расположен воздухозаборник, отверстие которого при отключении прикрывается специальной створкой. Справа выведена насадка для дренажа. Если происходит утечка топливных либо масляных жидкостей, лишняя консистенция сливается через насадку. Вверху и правее расположено отверстие выхода охлаждающего воздуха для воздушно-масляных радиаторов. Включается ВСУ при помощи электрического стартера.

Агрегат установлен в стальном огнеупорном корпусе — для защиты лайнера в случае возгорания. На новых машинах ВСУ находится в хвостовом отсеке. Если же это воздушное средство транспортного типа — в корпусе главной стойки шасси. Рассмотрим полный перечень мест, где может располагаться ВСУ:

• хвостовой отсек;
• гондола движка;
• обтекатель шасси;
• перед килем.

В таблице указаны характеристики СУ отечественного производства.

Схема двигателя включает тип и количество ступенек компрессора и турбин; о — осевое, ц — центробежное.

Недостатки

Иногда давления для раскрутки турбин не хватает. Обычно все дело в следующем:

• наружные температурные показатели слишком высокие, из-за чего ВСУ «задыхается», так как превышен ее критический температурный режим; в определенный момент автоматика отключает установку, и запуск приходится начинать сначала;
• бывает, что в механизме неплотно закрывается заслонка по причине попадания в систему грязи либо песка; воздуховоды пропускают воздух, и запуск не происходит;
• заслонка иногда просто заедает;
• сбивается регулировка подачи топлива;
• на генераторе установки повышается напряжение, и система автоматически снижает обороты дополнительного двигателя; расход воздуха уменьшается, как и его давление.

Для предотвращения возможных проблем, в крупных аэропортах предусмотрены наземные мобильные системы. Такие установки воздушного запуска (УВЗ) используют после двух-трех неудачных попыток пуска стандартными средствами. Экипаж сообщает о проблеме наземным службам, подъезжает УВЗ, и ее подключают к самолету через специальный воздушный тракт. После удачной попытки пуска, УВЗ отсоединяют, и следующий двигатель запускается уже от работающего мотора.