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摘要：
本文重点论述一种直升机发动机起动系统的设计思想，从发动机正常起动和冷起动的基本功能实现开始，引入人机工程、使用性、维护性设计，到设计出最终的控制逻辑。本文论述的直升机发动机起动系统设计方法重点在于控制线路集成和互换性设计，对防止双发同时起动和旋翼刹车状态下禁止正常起动发动机的逻辑实现也有相应描述。
关键词：
发动机起动；冷运转；集成控制；互换性；控制逻辑
1概述
发动机起动系统是直升机的重要系统，对直升机使用性和安全性有着重要影响。如何设计安全性、可靠性高和便于操作的发动机起动系统一直是直升机设计研究的重要方向。本文详细论述了一种直升机发动机起动系统的设计方法，可作为双发电调发动机设计的参考。
2系统简介
2.1系统功能。
发动机起动分为正常起动和冷起动。正常起动是指发动机从停车状态通过起动控制达到可以实现自主运转的过程，发动机实现自主运转后随着功率的提升可为飞行器的工作提供动力，同时向机上电源系统提供能量来源。冷起动指发动机在无需燃油系统及点火装置介入的情况下实现低速运转，利用发动机的动力性能吹出燃烧室内附着的杂质。冷起动在飞行器长期停放或停放环境空气质量较差时使用。
2.2系统原理。
发动机正常起动：接通起动机电源，起动机带动发动机运转；燃油系统向发动机燃烧室内注入燃油；当发动机转速达到规定值后点火器工作，点燃燃烧室内雾化的油气，发动机开始产生动力；当发动机产生的动力足以保持自主运转，后起动机脱开，起动成功。发动机冷起动：接通起动机电源，起动机带动发动机运转，利用发动机的动力性能吹出燃烧室内附着的杂质。
3设计思路
3.1起动功能实现
3.1.1正常起动功能。
发动机正常起动，应确保各起动系统组件按照相应的时间序列有效工作。正常起动时各起动系统组件的工作时序应为：起动机运转带动发动机转动→燃油系统向燃烧室注油→点火器点燃燃烧室油气→发动机自主运转。
3.1.2冷运转功能。
冷运转仅需要保障起动机运转带动发动机转动，而燃油系统及点火器不介入。
3.2限制条件
3.2.1双发起动机同时运转限制。
因为起动机运转耗电量大，当前的电源系统不足以支持双发同时起动，因此在一侧发动机起动过程中应当通过电气逻辑限制另一侧起动机运转。
3.2.2旋翼刹车禁止正常起动限制。
在旋翼刹车状态下起动发动机可能造成旋翼、主减或发动机损毁，因此必须通过电气逻辑限制旋翼刹车状态起动发动机。根据发动机使用条件可以在旋翼刹车状态进行冷运转。
3.3优化设计
3.3.1控制器件集成设计。
由于起动控制线路较复杂，应将控制器件集成在独立的LRU内。这样做有以下几点好处：第一、可以减少机上布线，减少了故障点，并有效降低重量。第二、在维护故障中便于锁定故障，且更换LRU用时少，较好地增加了系统的维护性。第三、可以在LRU中预留接口，便于状态测试和信号采集。
3.3.2互换性设计。
由于左发起动系统和右发起动系统相对独立，为防止单一故障导致左右发起动功能同时丧失，应将左发起动控制线路和右发起动控制线路分别集成LRU，并设计成互换件。这样做有以下几点好处：第一、可以从逻辑上避免误装、反装对系统造成影响。第二、方便锁定可能发生的故障。第三、降低了成品研制过程中的试验费用，降低整机价格，增加市场竞争力。
3.3.3备份设计。
由于发动机起动系统的安全性级别为重要的（三级），要求系统的故障概率应不高于10-5，而电源系统单路输出的故障概率为10-6，为确保设计余量增加安全预度，应对起动系统采用双路供电，电源正/负均需采用双路控制。
3.4控制逻辑。
发动机正常起动：将功率选择开关置于“慢车（I-DLE）”或“飞行（FLT）”位置。EECU接收到起动命令，控制EECU输出起动命令，通过发动机继电器盒控制起动机运转，燃油电磁阀工作，向燃气涡轮注入燃油。待燃气涡轮转速达到固定值后，EECU按时序控制输出点火命令，通过发动机继电器盒控制点火器工作，点燃燃气涡轮内的油气。待发动机达到自主运转速度后，起动机脱开，起动结束。冷运转：按压“冷运转”按钮。通过功率选择开关、冷运转按钮和发动机继电器盒内部线路的连通，起动转换接触器线圈接通，起动机开始运转。双发同时起动抑制功能：由于发起动转换接触器的长闭触点断开，另一起动转换接触器的线圈供电被切断，起动机无法运转。正常起动和冷运转功能均无法实现。旋翼刹车状态下冷运转：按压“冷运转”按钮。通过功率选择开关、冷运转按钮和另一发起动转换接触器常闭触点的连通，起动转换接触器线圈接通，起动机开始运转。旋翼刹车状态下正常起动抑制功能：旋翼刹车状态下，旋翼刹车微动开关闭合，起动转换接触器线圈供电被切断，起动机无法运转；燃油电磁阀和点火器的供电被切断，均无法正常工作，无法正常起动发动机。
3.5人因工程设计。
一种直升机发动机起动系统设计方法，涉及驾驶员对左发功率开关、右发功率开关、左发冷运转按钮和右发冷运转按钮的操作。这4个开关/按钮集成在上部开关板上，安装位置便于驾驶员的操作。从使用性及安全性的角度分析，应避免操作失误造成发动机起动，因此需要进行机械保护。
4优点和不足
本文所述一种直升机起动控制系统设计方法具有以下优点：高度集成：起动控制线路均集成在独立的LRU内，增强了系统的可靠性和维护性。具备互换性：控制发动机起动的LRU左右发一致，从根源上解决了错装和误装对起动系统带来的影响；有效的降低了成品试验成本，经济性高。人机界面好：操作界面简明易懂，具有很好的防差错设计，可以有效地防止误操作带来不利影响。受空间和重量限制，本文所述直升机起动控制系统设计方法尚存在可以发展的空间，如无法进行系统自检，从而无法进行故障告警，此类不足需待日后不断改进。
作者：马彦鹏 单位：中航工业哈飞飞机设计研究所
参考文献
[1]AA091955_D，2HX发动机电气接线图.
[2]AL2Hx_Installation-Operating-Manual_A-V7_3-V2HAIG，2HX发动机安装手册.
[3]AA091897_C，2HX发动机系统说明.
[4]姚鸿宇，李福海，航空安全技术研究新进展，2004，No.1：47-51.
