...Вокруг трещали минус 20. На деле мороз, если его не трогать, безмолвен — природа словно вымирает. Но стоит сделать шаг — и в окаменевшем воздухе разнесётся пулемётная очередь скрипа снега. Трещат ветки деревьев, если их задеть, трещит и #самолёт , который нам нужно запустить. Хорошо бы подогреть, но наш УМП (универсальный моторный подогреватель — ЗИЛ-131 с огромной керосиновой печкой) сам бы кто подогрел — не хочет просыпаться.
Аккумуляторы ночевали в нашей тёплой кладовой, температуру в которой я ежедневно заношу в журнал (не доведи господь будет выше +30 °С или ниже 0), сейчас они уже стоят в отсеках и неспешно потягивают амперы наземного питания. Аэродромный источник АПЧС-63У1 тоже не звенит камертоном на своих 400 герцах, а словно хрипит. Он и запустился-то не с первого раза, а после того, как я разогрел у батареи отопления несколько его блоков. Теплолюбивому таллинцу, недавно перевалившему порог старения — 30 лет, не по вкусу мороз. Я ему дал нагрузку — включил освещение салонов, пусть разминает окоченевшие тиристоры.
Но про АПЧСы расскажу в другой раз, через пару ТЭДов, сейчас надо запустить ВСУ — вспомогательную силовую установку. Всё готово, створки открыты, два зелёных табло горят... Сперва делаем холодную прокрутку. Нажатие на кнопку — слегка тускнеют табло и подпрыгивают амперметры, это включился #стартёр , показанный «в разрезе» в статье ТЭД-7. Две секунды — и табло совсем затлели, вышло пусковое сопротивление и стартёр навалился на вал всей мощью, вытянув из сети добрую половину напряжения...
Спустя ещё пару секунд из хвоста покатилось урчание, самолёт чуть ощутимо задрожал — ВСУ набирала обороты. Обязана набрать 19 ... 21 %. А она явно недотягивает — не доползла и до 15, этого даже с учётом холодного масла очень мало. Что ж, выжидаем положенные 32 секунды, в хвосте неслышно щёлкают #контакторы , сигнальные #лампы вновь разгораются привычным светом.
Если кто-то ставит во фразе в среднем роде ВСУ, СТО, ФСБ и прочие аббревиатуры, у которых род мужской или женский (ВСУ — установка, ФСБ — служба, СТО — станция, женский род) — наказывайте аккуратно, но сильно, как завещал великий Лёлик!
На 46-й секунде щёлкает и под полом кабины — отключается третье выпрямительное устройство, на запуске помогающее первым двум прокормить стартёр. Это значит, что автопанель двигателя — АПД, мозг ВСУ — открутила свой цикл, можно работать дальше.
— Обороты маловаты, как будто питания не хватает — говорю бортинженеру.
— А сколько напряжение?
— Да вроде даже выше, чем обычно, около 22...
— Ну и что тогда?
— Странно...
Делаем скидку на плотный ледяной воздух, на холодное масло, и пробуем запуститься. Вновь жмём кнопку «Запуск», но уже с переключенным в «Запуск» тумблером режимов. Снова два провала яркости ламп, два провала стрелки вольтметра, два скачка токов... На 8-й секунде клонящиеся влево стрелки амперметров дёрнулись и замерли — заработал регулятор возбуждения, описанный в той же статье ТЭД-7, поддерживая крутящий момент стартёра. На холодной этого нет. Розжиг тоже есть — нехотя, но термометр выходящих газов пошёл отсчитывать сотни градусов.
Однако всё что-то не то — и токи обычно другие, и оборотов сильно недостаёт... Обычно в такой мороз они лениво, но доползают до 45 % — точки отключения стартёра, потом проваливаются на пару процентов, висят-висят да и начинают расти. После 70 их уже не остановит ничто, ВСУ сама себя вытаскивает за волосы, как барон Мюнхгаузен. А тут и до 40 не дошли...
Ещё раз холодная, потом ещё попытка запуска. Снова неудачная — #раскрутка вялая, обороты даже до сорока не доходят.
— Говорю, питания не хватает.
— #аккумуляторы слабые?
— Не лётные, но нормальные, не в них дело. На ВУ нагрузка слабая, больше должна быть, как будто с носа в хвост ток не идёт.
— И что?
— Похоже, в хвосте автоматы выбило...
Пошли смотреть. Залезаем, снимаем лёгкую крышку распредкоробки ВСУ и аккумуляторов, где стоят три массивных АЗРа... Так и есть — из трёх АЗРов, Автоматов Защиты со свободным Расцеплением, два торчат вниз. Вместо трёх толстых параллельных проводов #хвост самолёта получал доппаёк лишь по одному.
— Вот это нормально, вот это хорошо, что ты сюда додумался слазить! — у бортача чуть очки не упали от удивления — Кто же их выключил?
— Да никто не выключал, просто мёрзлая ВСУ набирать не хотела, ток долго держался, вот их и выбило. Греть надо было.
— Да кем, в протудыцкую мать, греть — Серёгу со вчерашним огненным дыханием сюда загнать?! — начал ругать Вселенную шебутной бортинженер, в своё время за характер не попавший в экипаж испытателей — Давай выяснять, кто их выключил!
— Да кто их мог выключить, коробка опломбирована, я её сам смотрел, вот и пломбы мои — показал я срезанные контровочные проволоки с гильзами пломб, на них был чётко виден оттиск моего пломби́ра — они же на 150 ампер, кратковременно держат за 200, три ВУ с носовыми аккумуляторами как раз столько отдают, но если провисеть дольше, то их выбивает!
— Ладно, включай, попробуем...
Включили, попробовали, запустились. И получили опыт — грешить не только на очевидное, но и проверять все линии питания. А зачем на самолёте ВСУ и как она устроена?
Как вы могли видеть в статье 17, на крупных авиадвигателях (всякие древности вроде АИ-20 в расчёт не берём) стоят воздушные стартёры. И воздуха им нужно много — труба подходит в руку толщиной, давление в ней около 4 кг/см², иначе ротор массой в несколько центнеров, упирающийся лопатками в воздух, быстро не раскрутить. Естественно, ни в каких баллонах столько воздуха не запасти, как это сделано для запуска дизелей на танках или подлодках.
Поэтому источником сжатого воздуха на современных самолётах, а также на некоторых вертолётах вроде Ми-8М или Ми-24, служит вспомогательная силовая установка — ВСУ. Это небольшой газотурбинный #двигатель , спроектированный не для создания тяги, а для выработки электроэнергии и сжатого воздуха. ВСУ же обеспечивает наземные питание и #кондиционирование — даёт машине автономность. Поэтому есть она практически на всех самолётах начиная где-то с 1970-х годов, даже на малышах вроде Ан-74. Кроме, конечно, истребителей...
Вот ВСУ Ан-74, а как запускаются #истребители ? Чаще всего — с помощью турбостартёра (ТС), совсем уж крохотного ГТД, стоящего прямо на двигателе. Так же запускаются двигатели НК-12МП на Ту-95 и запускались АМ-3 на Ту-16. Про ТС я когда-нибудь расскажу подробнее, они тоже разными бывают — с гидромуфтой и со свободной турбиной... Ладно, где стоит ВСУ на Ту-154?
Зависит от модификации. Вот я открыл левую створку капота ВСУ Ту-154Б-2 — на модификациях до Б-2 включительно турбоагрегат ТА-6А стоит над вторым двигателем, вдоль самолёта. Решение так себе во многих смыслах. Во-первых, рядом, буквально через стенку, стоит средний двигатель, при его пожаре или разрушении с большой вероятностью погибнет и ВСУ, а ведь это аварийный источник энергии.
Во-вторых, для обслуживания нужна стремянка-«гусь», это ухудшает обслуживаемость самолёта. В-третьих, расположение тяжёлого агрегата так далеко от центра масс усугубляет и без того слишком заднюю центровку пустого Ту-154. Поэтому на Ту-154М турбоагрегат переместили вглубь самолёта, он стоит поперёк перед вторым двигателем:
Сплошные плюсы. Двигатели на «эмке» и без того тяжелее, перемещение ВСУ ближе к центру масс хоть немного скомпенсировало утяжеление хвоста. Обслуживать основные агрегаты проще — закатил в отсек второго двигателя небольшую стремянку и работай. С защитой тоже всё хорошо — ТА-6 стоит за зоной разлёта осколков боковых двигателей, но перед зоной разлёта среднего двигателя. У Ту-154Б в этом месте «собачник» — гидроотсек:
А я делаю одну из тысяч операция формы техобслуживания — обмазываю герметиком электроразъёмы двигателя после промывки спиртом:
Кстати, вопреки расхожему мнению, на большинстве Ту-154 стоит именно ТА-6А. Мощная ТА-12 ставилась на часть Ту-154М для Китая — для лёгкого запуска в жару на высотных аэродромах. Сравните эти две ВСУ — вот крупно «та-шестая» на «бэхе»:
И «та-двенадцатая» на Ту-95МС, где она стоит похожим образом:
Сравните со снимком ВСУ Ту-154М выше — всё очевидно. Кстати, ВСУ есть не на всех Ту-95МС и я не слышал о её установке на его морском брате Ту-142МК. Там всё очень хитро, об этом в другой раз. Теперь детально разберём семейство из трёх ВСУ:
— ТА-6, в разных модификациях стоящую на Ту-144, Ту-154, Ту-22М, Ил-76, Як-42, Ил-38, Ан-22;
— ТА-12, в разных же модификациях стоящую на Ту-154М, Ту-160, Ту-204, Ан-124, Ан-225, Бе-200;
— вскользь — малютку ТА-8, стоящую на Ту-134, Ан-72, Ми-26, Ка-31.
Если что забыл — всегда рад подсказкам. Итак, принцип действия ГТД вы уже знаете. У ТА-6 — 3-ступенчатый осевой компрессор и 3-ступенчатая же турбина. ТА-12 мощнее — у неё 4-ступенчатый компрессор. Воздух забирается по периметру через сетку, сжимается компрессором, подогревается в камере сгорания и вращает турбину, а та вращает компрессор и коробку приводов. ТА-6А, вид справа:
Коробка приводов стоит перед компрессором, а камера сгорания «надета» на турбину и направление потока меняется дважды — так ВСУ получается намного короче. У ТА-8 похожая конструкция, но компрессор центробежный 1-ступенчатый, турбина тоже попроще:
Воздух за компрессором отбирается через регулятор воздуха (на ТА-6 —РВ-6), там же стоит электроприводная заслонка отбора воздуха в самолёт. РВ — чисто пневматический агрегат, он работает как клапан перепуска, сбрасывая воздух в кольцевой коллектор за турбиной. Такая вот несложная защита от помпажа.
Большую часть своей жизни ВСУ вырабатывает электричество, поэтому в первую очередь — об электромашинах. Их на ТА-6, ТА-8, ТА-12 разных модификаций стоит две штуки:
— одна машина постоянного тока 27 В (ГС либо СТ);
— один генератор переменного тока 115/200В, 400 Гц (ГТ).
Исключение — простая ТА-8, на них нет ГТ — стоит лишь ГС. ГС/СТ на запуске работает как стартёр, а на рабочем режиме в некоторых случаях может работать как генератор. На некоторых самолётах (Ту-144, первых Ту-154, Ил-76) такая возможность используется, на некоторых — нет. Вот щиток энергетики на Ил-76, стоящий на правой задней стенке кабины, в доступности бортрадиста:
А это я — дело было 10 лет назад — сижу у левой стенки кабины, тут обычно работает бортинженер, щиток ВСУ вынесен крупно:
Приборы и тумблеры сейчас разберём, по ним видно, что ВСУ запущена и в отличном состоянии — температура газов (второй прибор) всего 400 °С. Когда пыль и раскалённые газы сгрызут лопатки турбины и компрессора — температура даже без нагрузки держится под 500... Это то же самое, что поршневому двигателю потерять компрессию.
На ТА-6А, В, ТА-8, ТА-12 стоит генератор-стартёр ГС-12ТОК (12 кВт), на ТА-6Б — мощный ГС-24 (24 кВт), а на ТА-12-60 — стартёр СТ-117, он работать генератором не может. Зато на запуске он жрёт намного меньше тока, чем избыточно мощный ГС-12, бережёт аккумуляторы. ТА-12-60 стоит на Ту-204. Почему «-60»? Переходим ко второй машине — генератору переменного тока.
На ТА-6А, ТА-6В, ТА-8В установлен такой же генератор, какой стоит на основных двигателях НК-8 и Д-30К — ГТ40ПЧ6. 40 кВА, 6 тысяч оборотов в минуту. На ТА-12 стоит ГТ40ПЧ8 — та же мощность, но обороты — 8 тыс. в минуту. А вот на ТА-8К и ТА-12-60 красуется ГТ60ПЧ8 мощностью аж 60 кВА. Его номинальные обороты внимательный читатель найдёт сам, а подробно устройство и работу ГТ я рассмотрю в следующей статье.
Подкачивается топливо к ВСУ отдельным самолётным насосом постоянного тока (чтобы работал от аккумуляторов), а уже к форсункам камеры сгорания подаётся под высоким давлением с помощью насоса-регулятора (НР). Он не очень сложный, так как у ТАшек лишь один режим — номинальный, 99 % по тахометру, на этих оборотах ГТ вырабатывает ровно 400 Гц.
Табло «Выход на режим» (зелёная лампа работы ВСУ) загорается выше 90 %, при работе допускаются обороты 98...101 %, эти обороты НР и поддерживает. После запуска обороты частенько висят на 97 % — на минимуме, но через минуту прогрева вырастают до 98...99. Поджигается смесь на запуске, как и почти у всех ГТД, двумя свечами в воспламенителях, питающимися от агрегата зажигания СКН-22-1. СКН схож по устройству с СКНА-22, стоящим на соловьёвских двигателях, см. статью 17.
Для охлаждения и смазки подшипников и шестерёнок у ТАшек есть совершенно обычная масляная система. Из видимого снаружи — бак да радиатор с вентилятором. В баке есть сигнализатор падения уровня, от него загорается табло «Масла мало», а в системе за насосом есть сигнализатор давления, замкнутый при давлении ниже 3,2 кгс/см².
Его мнение системе управления ВСУ интересно лишь при работе на режиме — на запуске это сигнализатор в работе схемы не участвует. А вот если давление упадёт на рабочем режиме (при горящем табло «Выход на режим») — турбоагрегат автоматически вырубится с загоранием красного табло «Р масла».
Конечно же, как и у любого ГТД, у ТАшек есть датчики температуры выходящих газов — термопары за турбиной. Их милливольты показывает стрелочный индикатор (ТСТ-2), а также они используются системой защиты. У ТА-6 это пара блоков СОТ-2 (сигнализатор опасных температур), у ТА-12 этим заведует более сложный блок ЭРРД-12, о нём ниже. Эффект один: при превышении определённой температуры (на ТА-6 — 570 °С) ВСУ отключается с загоранием табло «Предельн температ», чтобы не сгорела турбина.
Ладно, немного вперёд забежали, даже несколько табло разобрали уже. Главным нервным узлом системы запуска ТА-6 является автоматическая панель двигателя АПД-30А, ей прислуживают пара СОТов, блок управления сигналами БУС-1 и панель стартёр-генератора ПСГ-6. Стоят они в хвостовом отсеке, между салоном и двигателями:
Со вторым СОТом уже разобрались, а первый даёт команду на уменьшение подачи топлива при запуске горячей ВСУ. БУС — несложный релейный блок, впрочем, из всей нервной системы он самый отказной, если чего не загорается — первое подозрение на него (надо просто знать, что через него идёт, в дебри диагностики вдаваться не буду). Он обеспечивает разные зависимости — например, при получении сигнала об оборотах выше 90 % даёт задержку загорания зелёного табло 2...3 секунды.
От табло «Выход на режим» разрешаются открытие отбора и включение генератора, поэтому задержка защищает генератор от преждевременного включения, если ВСУ «закашляет» и обороты начнут плавать. А это и защищает саму ВСУ от скачков нагрузки на валу, и бортсеть самолёта от скачков напряжения.
ПСГ — блок с силовыми контакторами, пусковым сопротивлением ПС-200-0,12 и угольным регулятором РУТ-400, они обеспечивают подачу питания на обмотки стартёра. В начале запуска включаются два контактора: Р1 подаёт питание из сети 27 вольт на якорь (клемма +) через ПС-200, Р4 подаёт питание на обмотку параллельного возбуждения (клемму Ш). Сопротивление ПС-200 — всего 0,12 ома, но этого хватает, чтобы сдержать ток и дать валу ВСУ плавно тронуться.
Казалось бы, что такое 12 сотых ома, но при токе под килоампер (примерно столько берёт стартёр в начале запуска, предел — 2500 А) на этих 0,12 ома горит более 100 кВт энергии! Поэтому ПС работает лишь две секунды, потом включается Р2, который его обводит, подавая на якорь полные 27 вольт.
ПС — один из главных агрегатов, по которым ограничено число попыток запуска ВСУ подряд: не более 5. Иначе сопротивление — герметичная коробка размером с ладонь — взрывается от перегрева. То же самое будет, если Р2 вовремя не включится, поэтому надо внимательно смотреть за параметрами. Однажды я видел последствия взрыва ПС — корпус ПСГ раскрылся как бутон, а причиной были 7 попыток запуска подряд. Вот так. Мелочей в авиации нет, да и нигде нет, в общем-то...
А на 8-й секунде включается Р3, его обратные (нормально замкнутые контакты) перестают обводить ток мимо угольного столба РУТа (на схеме зелёный) — и РУТ начинает работать в цепи возбуждения. При падении тока якоря обмотка РУТ (на схеме красная) отпускает сердечник, связанный с ним угольный столб сдвигается и увеличивает сопротивление — тем самым ослабляется возбуждение стартёра, противоЭДС якоря падает, ток растёт... Подробнее, напомню — в статье ТЭД-7.
Для замера оборотов на ВСУ стоит датчик оборотов ДТЭ — маленький синхронный генератор, показанный в статье ТЭД-8. На самолётах с ТА-12 он работает в паре с простым показывающим прибором ИТЭ-1, а на машинах с ТА-6 установлена тахосигнальная аппаратура ТСА-6А. Она состоит из хитрого тахометра ИТА-6 (индикатор тахосигнальной аппаратуры) и усилителя ПТА-6 (преобразователь ТА).
В тахометре стоят четыре лампы и четыре фотоэлемента, на валу стрелки сидит шторка. Поворачиваясь, шторка открывает засветку фотоэлементов лампами, а ПТА эти сигналы усиливает и выдаёт в АПД и БУС. На 45 % даётся команда отключения стартёра, команда 70 % сейчас не используется, на 90 % даётся сигнал выхода на режим, на 105 % ВСУ вырубается по предельным оборотам. При этом загорается табло «Предельн обороты».
ТА-12 — более хитрый агрегат, АПД-30А сменила более технологичная АПД-30ТА, тахометр простой (без ламп), а место СОТ и ТСА занял электронный регулятор режимов двигателя ЭРРД-12. Он контролирует и температуру газов, и обороты — и выдаёт нужные сигналы.
К сожалению, на ВСУ нет «бендикса» (муфты стартёра), поэтому даже когда ГС-12 не используется как генератор — он всё равно молотит всё время работы ВСУ, коллектор и щётки срабатываются. Длина щёток регулярно проверяется, если они короче 19 мм — то заменяются. Стартёр снимается (ещё те обнимашки), все 6 щёток (каждая состоит из трёх, связанных шунтами — итого 18 кусочков электрографита) заменяются.
Потом стартёр кладётся на обкатку — нужно, чтобы щётки приработались к коллектору, иначе контакт между коллектором и щётками будет точечным — в итоге будет большое сопротивление, сильное искрение. Поэтому ГС подключается к источнику постоянного тока в несколько вольт и крутится несколько часов.
А чем ТА-12 ещё отличается от ТА-6, кроме компрессора и системы управления? На ней стоят пусковой насос и пусковой компрессор для продувки форсунок, есть другие отличия... Просто посмотрим на неё с правой стороны:
Отсек ВСУ, как правило, закрыт воздухозаборными створками с электроприводом. Помимо улучшения обтекаемости в полёте, когда турбоагрегат не работает, они несут и противопожарную функцию — при срабатывании системы сигнализации пожара ТАшка выключается, створки закрываются. Я это покажу на видео, а пока — задняя часть брюха Ту-154М с открытой «лопатой» заборника и снятым левым нижним люком подхода к ВСУ:
А выхлопная створка, куда поднимается труба от ВСУ, находится над пилоном третьего двигателя:
Обе приводятся маленькими, но мощными электромеханизмами — они ведь должны работать под скоростным напором, запуск ВСУ разрешён на скорости до 525 км/ч. Поэтому при обслуживании нужно быть осторожным: конечность створка ломает запросто. Как правило, автомат «Запуск ВСУ» в кабине на панели АЗС выключается и на него, равно как и на главный выключатель ВСУ на доске бортинженера, вешается бумажка
А на Б-2 «уши» заборников стоят на створках капота, выхлопной створки нет — сопло ТА-6 выведено над соплом второго двигателя. Покажу на видео.
Пожалуй, про ВСУ пока всё. Но мы к ней ещё не раз вернёмся.
Оглавление цикла «Тушкины потроха»
Оглавление цикла «Труженик электродвигатель»