🔴✈️ 340. Motor de Avión: Arrancadores de Turbina de Aire - Air Turbine Starters 🚁

Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 1, Pagina: 5-13

Aircraft Engine: Air Turbine Starters

Los arrancadores de turbina de aire están diseñados para proporcionar un alto par de arranque desde una fuente pequeña y liviana. El arrancador de turbina de aire típico pesa de un cuarto a la mitad que un arrancador eléctrico capaz de arrancar el mismo motor. Es capaz de desarrollar un par considerablemente mayor que el motor de arranque eléctrico.

El arrancador de turbina de aire típico consta de una turbina de flujo axial que hace girar un acoplamiento de transmisión a través de un tren de engranajes reductores y un mecanismo de embrague de arranque. El aire para operar un arrancador de turbina de aire se suministra desde un carro de aire operado desde tierra, la APU o un arranque de purga cruzada desde un motor que ya está en funcionamiento. 

Solo se usa una fuente de alrededor de 30 a 50 libras por pulgada cuadrada (psi) a la vez para arrancar los motores. La presión en los conductos debe ser lo suficientemente alta para permitir un arranque completo con un límite normal mínimo de alrededor de 30 psi. Cuando arranque motores con un arrancador de turbina de aire, siempre verifique la presión del conducto antes de intentar arrancar.

La figura es una vista en corte de un arrancador de turbina de aire. El motor de arranque funciona introduciendo aire de suficiente volumen y presión en la entrada del motor de arranque. El aire pasa a la carcasa de la turbina de arranque, donde los álabes de la tobera lo dirigen contra las palas del rotor, lo que hace que el rotor de la turbina gire. 

A medida que el rotor gira, acciona el tren de engranajes de reducción y la disposición del embrague, que incluye el piñón del rotor, los engranajes planetarios y el portador, el conjunto del embrague de deslizamiento, el conjunto del eje de salida y el acoplamiento de transmisión. 

El conjunto del embrague de arrastre se acopla automáticamente tan pronto como el rotor comienza a girar, pero se desacopla tan pronto como el acoplamiento de transmisión gira más rápidamente que el lado del rotor. 

Cuando el motor de arranque alcanza esta velocidad de sobremarcha, la acción del embrague de arrastre permite que el tren de engranajes se detenga por inercia. El conjunto del eje de salida y el acoplamiento de transmisión siguen girando mientras el motor está en marcha. 

Un actuador del interruptor del rotor, montado en el cubo del rotor de la turbina, está configurado para abrir el interruptor de la turbina cuando el arrancador alcanza la velocidad de corte. Al abrir el interruptor de la turbina se interrumpe una señal eléctrica a la válvula de arranque. Esto cierra la válvula y corta el suministro de aire al motor de arranque.

La carcasa de la turbina contiene el rotor de la turbina, el actuador del interruptor del rotor y los componentes de la boquilla que dirigen el aire de entrada contra las palas del rotor. La carcasa de la turbina incorpora un anillo de contención del rotor de la turbina diseñado para disipar la energía de los fragmentos de pala y dirigir su descarga a baja energía a través del conducto de escape en caso de falla del rotor debido a una sobrevelocidad excesiva de la turbina.

La carcasa de la transmisión contiene los engranajes de reducción, los componentes del embrague y el acoplamiento de transmisión. La carcasa de la transmisión también proporciona un depósito para el aceite lubricante. El mantenimiento normal de los arrancadores de turbinas de aire incluye verificar el nivel de aceite, inspeccionar el detector de virutas magnéticas en busca de partículas metálicas y verificar si hay fugas.

 Se puede agregar aceite al sumidero de la carcasa de la transmisión a través de un puerto en el motor de arranque. Este puerto está cerrado por un tapón de ventilación que contiene una válvula de bola que permite ventilar el sumidero a la atmósfera durante el vuelo normal. La carcasa también incorpora una mirilla que se utiliza para comprobar la cantidad de aceite. 

Un tapón de drenaje magnético en la abertura de drenaje de la transmisión atrae cualquier partícula ferrosa que pueda haber en el aceite. El motor de arranque utiliza aceite de turbina, igual que el motor, pero este aceite no circula por el motor.

La carcasa de la corona, que es interna, contiene el conjunto del rotor. La carcasa del interruptor contiene el interruptor de la turbina y el conjunto de soporte. Para facilitar la instalación y extracción del motor de arranque, se atornilla un adaptador de montaje a la almohadilla de montaje del motor. Las abrazaderas de desmontaje rápido unen el arrancador al adaptador de montaje y al conducto de entrada. 

Por lo tanto, el arrancador se puede quitar fácilmente para mantenimiento o revisión desconectando la línea eléctrica, aflojando las abrazaderas y desenganchando con cuidado el acoplamiento impulsor del impulsor del arrancador del motor a medida que se retira el arrancador.

La ruta de aire se dirige a través de una válvula combinada de regulación de presión y cierre, o válvula de purga, que controla toda la presión del conducto que fluye hacia el conducto de entrada del motor de arranque. 

Esta válvula regula la presión del aire de funcionamiento del motor de arranque y cierra el suministro de aire al motor cuando se selecciona apagado. Aguas abajo de la válvula de purga se encuentra la válvula de arranque, que se utiliza para controlar el flujo de aire hacia el motor de arranque.

La válvula reguladora de presión y de cierre consta de dos subconjuntos: válvula reguladora de presión y válvula reguladora de presión de control. El conjunto de la válvula reguladora consta de una carcasa de válvula que contiene una válvula tipo mariposa. El eje de la válvula de mariposa está conectado a través de una disposición de levas a un pistón servo. 

Cuando se acciona el pistón, su movimiento sobre la leva provoca la rotación de la válvula de mariposa. La pendiente de la pista de la leva está diseñada para proporcionar un recorrido inicial pequeño y un par inicial alto cuando se acciona el motor de arranque. La pendiente de la pista de la leva también proporciona una acción más estable al aumentar el tiempo de apertura de la válvula.

El conjunto de control está montado en la carcasa de la válvula reguladora y consta de una carcasa de control en la que se usa un solenoide para detener la acción de la manivela de control en la posición de apagado. La manivela de control une una válvula piloto que mide la presión al pistón del servo, con el fuelle conectado por una línea de aire al puerto de detección de presión en el motor de arranque.

Al encender el interruptor de arranque, se energiza el solenoide de la válvula reguladora. El solenoide se retrae y permite que la manivela de control gire a la posición abierta. La manivela de control es girada por el resorte de la barra de control que mueve la barra de control contra el extremo cerrado del fuelle. Dado que la válvula de regulación está cerrada y la presión aguas abajo es insignificante, el resorte del fuelle puede extender completamente el fuelle.

A medida que la manivela de control gira a la posición abierta, hace que la varilla de la válvula piloto abra la válvula piloto, lo que permite que el aire aguas arriba, que se suministra a la válvula piloto a través de un filtro adecuado y una restricción en la carcasa, fluya hacia el pistón del servo. cámara. 

El lado de drenaje de la válvula piloto, que purga la cámara del servo a la atmósfera, ahora está cerrado por la varilla de la válvula piloto y el pistón del servo se mueve hacia adentro. Este movimiento lineal del servopistón se traduce en movimiento giratorio del eje de la válvula por la leva giratoria, abriendo así la válvula reguladora. A medida que se abre la válvula, aumenta la presión aguas abajo. 

Esta presión se devuelve al fuelle a través de la línea de detección de presión y comprime el fuelle. Esta acción mueve la barra de control, girando así la manivela de control, y moviendo la varilla de la válvula piloto gradualmente alejándola de la cámara del servo para ventilar a la atmósfera. 

Cuando la presión aguas abajo (regulada) alcanza un valor preestablecido, la cantidad de aire que fluye hacia el servo a través de la restricción es igual a la cantidad de aire que se purga a la atmósfera a través de la purga del servo; el sistema se encuentra en un estado de equilibrio.

Cuando la válvula de purga y la válvula de arranque están abiertas, el aire regulado que pasa a través de la carcasa de entrada del arrancador choca contra la turbina y hace que gire. 

A medida que gira la turbina, el tren de engranajes se activa y el engranaje del embrague interno, que está enroscado en un tornillo helicoidal, avanza mientras gira; sus dientes de mordaza engranan con los del engranaje del embrague externo para accionar el eje de salida del motor de arranque. 

El embrague es del tipo de rueda libre para facilitar el acoplamiento positivo y minimizar la vibración. Cuando se alcanza la velocidad de corte del motor de arranque, la válvula de arranque se cierra. 

Cuando termina el suministro de aire al motor de arranque, el engranaje del embrague externo, impulsado por el motor, comienza a girar más rápido que el engranaje del embrague interno; el engranaje del embrague interior, accionado por el resorte de retorno, desacopla el engranaje del embrague exterior permitiendo que el rotor se detenga por inercia.

🔴✈️ 339. Motor de Aeronave: Sistemas de Arranque Eléctrico y Generador de Arranque 🚁

Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 1, Pagina: 5-10

Aircraft Engine: Electric Starting Systems and Starter Generator Starting System

Los sistemas de arranque eléctrico para aviones de turbina de gas son de dos tipos generales: sistemas eléctricos de arranque directo y sistemas de generador de arranque. Los sistemas de arranque eléctrico de arranque directo se utilizan principalmente en motores de turbina pequeños, como unidades de potencia auxiliar (APU) y algunos motores de turboeje pequeños. 

Muchos aviones de turbina de gas están equipados con sistemas de generadores de arranque. Los sistemas de arranque del generador de arranque también son similares a los sistemas eléctricos de arranque directo, excepto que después de funcionar como un motor de arranque, contienen una segunda serie de devanados que le permiten cambiar a un generador después de que el motor ha alcanzado una velocidad autosuficiente. Esto ahorra peso y espacio en el motor.

El generador de arranque está acoplado permanentemente con el eje del motor a través de los engranajes impulsores necesarios, mientras que el arranque de arranque directo debe emplear algún medio para desacoplar el motor de arranque del eje una vez que el motor ha arrancado. La unidad de generador de arranque es básicamente un generador de derivación con un devanado en serie pesado adicional. 

Este devanado en serie está conectado eléctricamente para producir un campo fuerte y un alto par resultante para el arranque. Las unidades generadoras de arranque son deseables desde un punto de vista económico, ya que una unidad realiza las funciones de arranque y generador. Además, se reduce el peso total de los componentes del sistema de arranque y se requieren menos repuestos. 

El circuito interno del generador de arranque tiene cuatro devanados de campo: un campo en serie (campo C), un campo en derivación, un campo de compensación y un devanado interpolar o de conmutación. Durante el arranque, se utilizan los devanados de conmutación, compensación y campo C. 

La unidad es similar a un arrancador de arranque directo ya que todos los devanados utilizados durante el arranque están en serie con la fuente. Mientras actúa como arrancador, la unidad no hace uso práctico de su campo de derivación. Generalmente se requiere una fuente de 24 voltios y 1.500 amperios pico para el arranque.

Cuando se opera como generador, se utilizan los devanados de derivación, compensación y conmutación. El campo C se usa solo para propósitos de inicio. El campo de derivación está conectado en el circuito de control de voltaje convencional para el generador. Los devanados de compensación y conmutación o entre polos proporcionan una conmutación casi sin chispas desde la ausencia de carga hasta la carga completa. 

La figura ilustra el circuito externo de un generador de arranque con un controlador de baja corriente. Esta unidad controla el generador de arranque cuando se utiliza como motor de arranque. Su propósito es asegurar una acción positiva del motor de arranque y mantenerlo funcionando hasta que el motor gire lo suficientemente rápido para mantener la combustión. El bloque de control del controlador de baja corriente contiene dos relés. Uno es el relé del motor que controla la entrada al arrancador; el otro, el relé de subcorriente.

La secuencia de operación para el sistema de arranque se discute en los siguientes párrafos. Para arrancar un motor equipado con un relé de baja corriente, primero es necesario cerrar el interruptor principal del motor. Esto completa el circuito desde el bus de la aeronave hasta el interruptor de arranque, las válvulas de combustible y el relé del acelerador. 

Al energizar el relé del acelerador, se inician las bombas de combustible y al completar el circuito de la válvula de combustible se obtiene la presión de combustible necesaria para arrancar el motor. Cuando se enciende la batería y el interruptor de arranque, se cierran tres relés: el relé del motor, el relé de encendido y el relé de corte de batería. 

El relé del motor cierra el circuito desde la fuente de alimentación hasta el motor de arranque; el relé de encendido cierra el circuito a las unidades de encendido; el relé de corte de batería desconecta la batería. 

Es necesario abrir el circuito de la batería porque la descarga excesiva del motor de arranque dañaría la batería. Cerrar el relé del motor permite que fluya una corriente muy alta al motor. Dado que esta corriente fluye a través de la bobina del relé de mínima corriente, se cierra. 

Al cerrar el relé de baja corriente, se completa un circuito desde el bus positivo hasta la bobina del relé del motor, la bobina del relé de encendido y la bobina del relé de corte de batería. Se permite que el interruptor de arranque regrese a su posición normal de apagado y todas las unidades continúan funcionando. 

A medida que el motor aumenta la velocidad, el consumo de corriente del motor comienza a disminuir. A medida que disminuye a menos de 200 amperios, se abre el relé de mínima corriente. Esta acción rompe el circuito del bus positivo a las bobinas de los relés de corte del motor, encendido y batería. La desactivación de estas bobinas de relé detiene la operación de arranque.

Después de completar estos procedimientos, el motor debe funcionar de manera eficiente y el encendido debe ser autosuficiente. Sin embargo, si el motor no alcanza la velocidad suficiente para detener la operación de arranque, se puede usar el interruptor de parada para romper el circuito del bus positivo a los contactos principales del relé de baja corriente. 

🔴✈️ Aviación: Arrancadores de Motores de Turbinas de Gas - Gas Turbine Engine Starters 🚁

Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 1, Pagina: 5-8

Aviation: Gas Turbine Engine Starters

Los motores de turbina de gas se ponen en marcha girando el compresor de alta presión. En los motores de flujo axial de doble carrete, el compresor de alta presión y el sistema de turbina N1 solo giran mediante el motor de arranque. Para arrancar un motor de turbina de gas, es necesario acelerar el compresor para proporcionar suficiente aire para soportar la combustión en la sección de combustión o quemadores. 

Una vez que se han introducido el encendido y el combustible y se ha producido el apagado, el arrancador debe continuar ayudando al motor hasta que el motor alcance una velocidad autosuficiente. El par suministrado por el motor de arranque debe ser superior al par necesario para superar la inercia del compresor y las cargas de fricción del compresor del motor. 

La figura ilustra una secuencia de arranque típica para un motor de turbina de gas, independientemente del tipo de arranque empleado. Tan pronto como el motor de arranque haya acelerado el compresor lo suficiente como para establecer el flujo de aire a través del motor, se enciende el encendido seguido del combustible. 

La secuencia exacta del procedimiento de arranque es importante ya que debe haber suficiente flujo de aire a través del motor para soportar la combustión antes de que se encienda la mezcla de aire y combustible. A bajas velocidades de arranque del motor, el caudal de combustible no es suficiente para permitir que el motor acelere; por esta razón, el arrancador continúa haciendo girar el motor hasta que se alcanza la velocidad de autoaceleración. 

Si la asistencia del motor de arranque se cortara por debajo de la velocidad de autoaceleración, el motor no aceleraría hasta la velocidad de ralentí o incluso podría desacelerar porque no podría producir suficiente energía para mantener la rotación o acelerar durante la fase inicial del ciclo de arranque. El arrancador debe continuar ayudando al motor considerablemente por encima de la velocidad de autoaceleración para evitar un retraso en el ciclo de arranque, lo que daría como resultado un arranque en falso caliente o colgado o una combinación de ambos. 

En los puntos adecuados de la secuencia, el motor de arranque y el encendido se cortan automáticamente. Los tipos básicos de arrancadores que se usan actualmente para motores de turbina de gas son motores eléctricos de corriente continua (CC), arrancadores/generadores y el tipo de arrancadores de turbina de aire.

Muchos tipos de arrancadores de turbina han incluido varios métodos diferentes para hacer girar el motor para arrancar. Se han utilizado varios métodos, pero la mayoría de ellos han dado paso a arrancadores eléctricos o de turbina de aire. Un sistema de arranque por impacto de aire, que a veces se usa en motores pequeños, consiste en chorros de aire comprimido canalizados hacia el interior de la carcasa del compresor o de la turbina, de modo que el chorro de aire del chorro se dirija hacia las palas del rotor del compresor o de la turbina, lo que hace que giren.

Un arrancador de motor de turbina neumático/cartucho típico puede operarse como un arrancador de turbina de aire ordinario desde un suministro de aire operado desde tierra o una fuente de purga cruzada del motor. También puede funcionar como un arrancador de cartucho. Para lograr un inicio de cartucho, primero se coloca un cartucho en la tapa de la recámara. 

Luego, la recámara se cierra en la cámara de la recámara por medio de la manija de la recámara y luego se gira una vuelta parcial para enganchar las orejetas entre las dos secciones de la recámara. El cartucho se enciende aplicando voltaje a través del conector al final de la manija de la recámara. Al encenderse, el cartucho comienza a generar gas. 

El gas es forzado a salir de la recámara hacia las boquillas de gas caliente que se dirigen hacia los cubos en el rotor de la turbina, y la rotación se produce a través del colector de escape por la borda. Antes de llegar a la boquilla, el gas caliente pasa por una salida que conduce a la válvula de alivio. 

Esta válvula dirige el gas caliente a la turbina, sin pasar por la boquilla de gas caliente, a medida que la presión aumenta por encima del máximo preestablecido. Así, la presión del gas dentro del circuito de gas caliente se mantiene en el nivel óptimo.

El arrancador de combustión de aire/combustible se usó para arrancar motores de turbina de gas utilizando la energía de combustión del combustible para reactores A y el aire comprimido. El motor de arranque consta de una unidad de potencia accionada por turbina y sistemas auxiliares de combustible, aire e ignición. 

El funcionamiento de este tipo de arrancador es, en la mayoría de las instalaciones, completamente automático; la activación de un solo interruptor hace que el motor de arranque se encienda y acelere el motor desde el reposo hasta la velocidad de corte del motor de arranque.

También se han utilizado bombas y motores hidráulicos para algunos motores más pequeños. Muchos de estos sistemas no se utilizan con frecuencia en los aviones comerciales modernos debido a las demandas de alta potencia requeridas para hacer girar los grandes motores turboventiladores durante el ciclo de arranque en los aviones de transporte.