Зачем самолётам ВСУ
У большинства современных самолётов на один двигатель больше, чем вам кажется. Этот двигатель, как правило, располагается в хвосте и называется ВСУ: вспомогательной силовой установкой. Как он работает и для чего нужен: рассказываем подробности.
Хвост A319, вид снизу на ВСУ
Конструктивно это такой же газотурбинный двигатель, работающий на авиационном керосине, только маленький. Он не создаёт тягу (вернее, создаёт, конечно, но её недостаточно даже для того, чтобы сдвинуть самолёт с места), а нужен для других задач. Первая – это вращать генератор. Вторая – это подавать сжатый воздух от собственного компрессора.
С обеими задачами прекрасно справляются и основные двигатели самолёта. Более того, когда они работают, то и ВСУ отключается. Зачем же она тогда нужна? В первую очередь на стоянке, когда двигатели не запущены – тогда от ВСУ запитывается электрооборудование и система кондиционирования, ведь нельзя же запускать двигатели во время посадки и высадки пассажиров, а также наземного обслуживания самолётов. А ВСУ находится высоко над землёй и не мешает. Кроме того, использование двигателей для этих задач приводило бы к дополнительному расходу топлива и ресурса двигателей.
Это не выхлопная труба, а эжектор ВСУ
Сама ВСУ запускается (не заводится, а именно запускается) электростартером, питающимся от аккумулятора. Он раскручивает ротор, затем подаётся топливо, ВСУ начинает работать. От работающей ВСУ можно запустить и основные двигатели. Их для запуска тоже нужно раскрутить, и делают это при помощи сжатого воздуха от компрессора ВСУ. Это обеспечвает достаточный поток воздуха для образования топливо-воздушной горючей смеси, которая зажигается и двигатель начинает работать. Если просто раскрутить двигатель, не обеспечив его достаточным потоком воздуха, он просто разрушится из-за перегрева.
Обратите внимание на открытый воздухозаборник ВСУ у этого Boeing 767
После поджигания смеси раскручивание ротора продолжается до тех пор, пока обороты не достигнут оборотов малого газа – только после этого прекращается подача сжатого воздуха от ВСУ. На некоторых типах ВС, например, на Boeing 737NG и Boeing 787, в процессе запуска двигателей на генераторы одновременно подаётся ток изменяемого напряжения и частоты: они помогают раскручивать ротор.
Во время полёта ВСУ обычно не работает, но может использоваться в аварийной ситуации – например, для перезапуска остановившегося двигателя. А если встают оба двигателя, то благодаря ВСУ все системы самолёта продолжают работать, он сохраняет управляемость. Например, именно благодаря ВСУ стали возможными «Чудо на Гудзоне» и «Чудо на кукурузоне».
Первые ВСУ появились на военных самолётах ещё во время Первой мировой войны (например, на британском квадроплане-истребителе Supermarine Nighthawk). А вот на гражданских ВСУ впервые появилась впервые только на Boeing 707 и то в качестве «тюнинга»: то есть, ими впоследствии дооборудовали часть выпущенных самолётов. Штатная ВСУ появилась только у Boeing 727, причём расположена она не в хвосте, а в нише шасси – её наличие позиционировалось как преимущество, позволяющее эксплуатировать самолёт на неподготовленных аэродромах, где нет наземных источников питания и кондиционирования, а также установок воздушного запуска.
А на том же «Конкорде», например, ВСУ не было: предполагалось, что этот самолёт будет летать только в крупные международные аэропорты, где есть вся наземная техника, в то время как у Ту-144 ВСУ была. Кстати, во многих зарубежных хорошо оборудованных аэропортах использование ВСУ запрещено в ночное время для снижения уровня шума и выброса выхлопных газов. Нет ВСУ на некоторых турбовинтовых самолётах, например, ATR: вместо неё на земле просто запускают правый двигатель, отсоединив винт. Из отечественных пассажирских самолётов первым получили ВСУ Ту-154 и Ту-134А: у последнего её разместили на месте тормозного парашюта, имевшегося в первой модификации Ту-134. Это стало возможным благодаря новым двигателям с реверсом. Между тем ещё на Як-40 имелся турбоагрегат для запуска двигателей, но он только подаёт сжатый воздух, а генераторы не вращает, поэтому не может называться ВСУ.
Ту-134А-3 с открытым воздухозаборником ВСУ
Вспомогательная силовая установка
Вспомогательная силовая установка (ВСУ) — вспомогательный источник энергии на транспортном средстве, не предназначенный для приведения средства в движение. Во многих случаях назначением ВСУ является запуск основного двигателя, а также обеспечение средства энергией на стоянках. Различные виды ВСУ устанавливаются на самолёты, а также на некоторые большие наземные и морские транспорты.
Самолеты
ВСУ самолета обычно представляет собой относительно небольшой газотурбинный двигатель, используемый для выработки электричества, создания давления в гидравлической системе и кондиционирования воздуха во время нахождения самолета на земле, запуска основных двигателей, обычно с помощью сжатого воздуха, отбираемого от компрессора ВСУ. Иногда применяется электрический запуск, в этом случае генератор ВСУ работает в форсированном режиме — так, например, действует турбоагрегат ТГ-16, установленный на самолетах Ан-12, Ил-18. Непосредственно сама установка запускается, как правило, с помощью электростартера. В более современном варианте в качестве ВСУ используется турбостартер на двигателе, который в режиме ВСУ работает на коробку приводов (на которой расположены генераторы и гидронасосы). Примером может служить разработанный ОАО «Климов» агрегат ГТДЭ-117 (газотурбинный двигатель энергоузел) силовой установки самолета МиГ-29 в составе двигателей РД-33 и КСА-2 и ГТДЭ-117-1 двигателя АЛ-31Ф самолёта Су-27.
Первым лайнером, использующим газотурбинный двигатель в качестве ВСУ, был Boeing 727 в 1963 году.
ВСУ позволяет поддерживать работоспособность самолётных систем и оборудования при выключенных двигателях в слабо оснащённых или необорудованных аэропортах, что резко повышает автономность и позволяет выполнять техническое обслуживание самолёта с минимальным привлечением аэродромных служб.
В современных реактивных самолетах ВСУ обычно располагается в хвостовой части. У большинства современных самолетов можно увидеть сопло ВСУ, выходящее из хвоста.
ВСУ самолёта Airbus (320 серии)
Панель управления ВСУ ТА-6 на Ту-144
ТА-6А — ВСУ Ту-154Б-2, вид со стороны турбины
ТА-6А — вид спереди, со стороны агрегатов
Хвост Ту-134 с открытой створкой забора воздуха ВСУ ТА-8 (под РН)
Турбоагрегат АИ-9 — запуск двигателей Як-40, Ми-8, Ка-50
Бронетехника
ВСУ используется на некоторых танках для выработки электроэнергии во время стоянок без значительных затрат топлива и демаскирующего теплового излучения, связанных с работой основного двигателя. Примером может служить танк М1 «Абрамс». Из советских/российских танков вспомогательной силовой установкой оснащены модернизированные Т-72, Т-80, Т-90.
Также газотурбинными ВСУ оснащаются некоторые боевые и специальные машины, например, ЗСУ-23-4 «Ши́лка».
«Буран»
В связи с тем, что космический корабль «Буран» после схода с орбиты совершает «безмоторный» планирующий полет, для работы органов аэродинамического управления требуется самостоятельный источник энергии, создающий давление в магистралях гидросистемы, функции которого в обычных самолетах выполняет коробка отбора мощностей в составе выносных агрегатов турбореактивного двигателя. Для орбитального корабля таким источником первичной энергии стала ВСУ, осуществляющая привод насосов гидравлической системы, обеспечивающих заданное давление рабочей жидкости в рулевых системах аэродинамических органов управления, в тормозной системе и системе выпуска шасси. Для обеспечения надежности на корабле установлены три автономные ВСУ в каждом из трех каналов гидросистемы, гарантирующие работу органов управления даже в случае отказа двух каналов из трех. [1]
Суда
На судах, не относящихся к категории маломерных, обычно используют отдельные дизель-генераторы, вырабатывающие трёхфазный ток 50 или 60 Гц, что позволяет использовать стандартное промышленное электрооборудование (например, стандартные асинхронные электродвигатели). На некоторых речных судах, например «Ярославец» используется бортовая сеть постоянного тока с напряжением 28В и дизель-генератор, вырабатывающий такое напряжение.
Локомотивы
На газотурбовозах (например, советских Г1 и ГП1) вспомогательная силовая установка применяется для запуска основного двигателя, производства манёвров и движения одиночного локомотива (это объясняется тем, что газотурбинный двигатель, в отличие от дизеля, при малой нагрузке резко снижает свой КПД).
На паровозах вспомогательные паровые машины или турбины, получающие пар от основного или вспомогательного котла, обеспечивают работу электрического генератора и воздушного компрессора.
Автомобили
При установке на автомобиле специального оборудования, требующего электрического питания при неработающем двигателе в качестве вспомогательных силовых установок используют, обычно, широко распространенные электроагрегаты (например, на военных автомобилях СССР использовались агрегаты серии «АБ»). Причем, на ряде спецмашин, выполненных на базе ЗИЛ-157 и имеющих в своем составе агрегат АБ, с его помощью был возможен запуск основного двигателя автомобиля с использованием специального селенового выпрямителя.
Примечания
- ↑ВСУ орбитального корабля «Буран»
См. также
- Автономка
| Вспомогательная силовая установка на Викискладе ? |
Что такое всу в самолете
Вспомогательная силовая установка (сокр. ВСУ) — вспомогательная силовая установка на транспортном средстве, не предназначенная для приведения средства в движение. Типовым назначением ВСУ является запуск основных двигателей, а также обеспечение средства энергией на стоянках. Различные типы ВСУ устанавливаются на самолёты, вертолёты, а также на некоторые большие наземные и морские транспорты.
ВСУ на различных типах ВС обычно представляет собой относительно небольшой газотурбинный двигатель, используемый для выработки электричества, создания давления в гидравлической системе и кондиционирования воздуха во время нахождения самолета на земле, запуска основных двигателей, обычно с помощью сжатого воздуха, отбираемого от компрессора ВСУ. Иногда применяется электрический запуск, в этом случае генератор ВСУ работает в форсированном режиме — так, например, действует турбоагрегат ТГ-16, установленный на самолётах Ан-12, Ил-18. Непосредственно сама установка запускается, как правило, с помощью электростартёра. В более современном варианте в качестве ВСУ используется турбостартёр на двигателе, который в режиме ВСУ работает на коробку приводов (на которой расположены генераторы и гидронасосы). Примером может служить агрегат ГТДЭ-117 двигателя АЛ-31Ф самолёта Су-27.
Первым лайнером, использующим газотурбинный двигатель в качестве ВСУ, был Boeing 727 в 1963 году. ВСУ позволяла самолету функционировать в небольших региональных аэропортах, исключая зависимость от оборудования наземных служб.
На современных реактивных самолётах ВСУ обычно располагается в хвостовой части. У большинства современных самолётов можно увидеть сопло ВСУ, выходящее из хвоста. У Ил-76, Ан-22, Ан-72 и Ан-74, Ан-124 ВСУ размещена в обтекателе шасси (на Ан-22 и Ан-124 — по одной ВСУ в левом и правом обтекателях), на Ан-24РВ и Ан-26 — в гондоле правого двигателя, на Як-42 и Ту-95МС — в форкиле (перед килем).
Вспомогательная силовая установка самолета
Современные авиалайнеры оснащены многочисленными приборами, без которых воздушный транспорт не смог бы нормально функционировать. Далее в статье попробуем проанализировать что такое ВСУ в самолете и для чего анализируемый элемент предназначен.
ВСУ в самолете
Все о ВСУ
Принцип работы устройства объясняется так: агрегат предоставляет транспортным средствам дополнительную энергию, источником которой при стандартном оснащении является двигатель. Простыми словами можно сказать, что ВСУ не приводит технический транспорт в действие, а просто дополняет энергией транспортные средства. Установкой оснащают современные авиалайнеры и вертолеты, а также морской вид транспорта и наземную специализированную технику.
Однако наиболее востребована анализируемая установка именно в сфере авиации. Ведь чтобы наземные службы могли обслуживать технику, в первую очередь требуется электроэнергия, а также необходимый уровень давления в системах, предназначенных для кондиционирования и для активации работы двигателей авиалайнеров.
Не каждый аэровокзал в состоянии обеспечить воздушный транспорт всем необходимым, не имея для этого необходимого оснащения. При таких обстоятельствах решить возникшую проблему помогает именно силовой агрегат вспомогательного значения.
ВСУ воздушного транспорта
ВСУ в самолете – это небольшой двигатель (как турбовальный, так и газотурбинный). Он оснащен турбиной, которая вырабатывает полезную энергию, что в свою очередь активирует действие всех необходимых для работы полезных агрегатов, предоставляющих летательному аппарату дополнительную электроэнергию.
Вспомогательная силовая установка самолета оснащена еще одной довольно важной функцией. Если во время полета выйдет из строя один из самых важных элементов, к примеру, генератор, установка поможет запустить его в особом режиме, включающемся при аварийной ситуации, и будет перенаправлять на борт дополнительную электроэнергию до тех пор, пока воздушный транспорт не приземлится в аэропорту. Более того, при чрезвычайных ситуациях именно ВСУ поможет запустить основной двигатель, даже если самолет будет находиться в воздушном пространстве.
Читайте также: Технические характеристики Ан-148
К примеру, вспомогательная силовая установка самолета ТА-6А, установленная на модели Ту-154, запускает в действие генератор, предоставляющий летательной технике электроэнергию через гидронасос. Также отобранный воздух из вспомогательного агрегата используется для следующих операций:
- для подпитки энергией системы кондиционирования, если самолет не используется по основному предназначению;
- для помощи в раскрутке ротора, при запуске двигателя.
Практически на всех современных двигателях имеется ВСУ установленная возле турбостартера.Такое расположение выбрано обоснованно, ведь турбостартер связан с генераторам и гидронасосом через специальную приводную коробку. Поэтому ВСУ при активации помогает активировать работу рассматриваемых систем, причем даже в том случае, если воздушный транспорт находится на стоянке.
ВСУ вблизи турбостартера устанавливается на всех моделях Су-34, которые были выпущены после 2011 года, а также на МИГе-29 с двигателем РД-33.
Чаще всего ВСУ устанавливают в хвосте современных авиалайнеров. После окончания монтажных работ на корпусе отчетливо остаются видны незначительные по размеру отверстия, в которые входит поток воздуха и выходит газ. На транспортных воздушных средствах силовая вспомогательная установка может быть размещена на основной стойке шасси, вблизи гондолы.
Чертеж ВСУ
Активировав работу вспомогательного силового элемента, удается поддержать функциональность всех систем авиалайнера, даже при выключенном двигателе. Воздушный транспорт, оснащенный рассматриваемым агрегатом, намного проще приземляется в недостаточно оборудованном аэровокзале. Например, если ВПП недостаточно освещается.
Вспомогательная силовая установка самолета в значительной степени повышает автономность воздушного транспорта и помогает обслуживать летательные аппараты наземным службам с минимальными затратами.
Как ранее уже было отмечено, ВСУ устанавливается не только на летательных аппаратах, но и на наземных специализированных средствах. К примеру, незначительный по размеру агрегат устанавливается на самоходной зенитной установке, для обеспечения непрерывного доступа электроэнергии к важным специальным системам.
Читайте также: Антонов Ан-6
Проанализировав принцип работы ВСУ, можно прийти к такому выводу: вспомогательная силовая установка используется не только в авиации и не рассматривается исключительно в качестве турбовального двигателя. Ведь агрегат может быть как паровым, так и дизельным или бензиновым. Устанавливается агрегат на различных специализированных транспортных средствах и даже на паровозах, но эта тема уже иной статьи, не связанной с авиацией.
Узнать немного больше о вспомогательной силовой установке вы можете из демонстрационного видео на примере ВСУ 120. Приятного просмотра!
