Когда-то давно, на заре турбореактивных двигателей, роторы раскручивались с помощью стартер-генераторов.
Это было такое устройство, которое в полёте вырабатывало электричество, приводясь от ротора двигателя;
а на запуске потребляло электричество от аккумуляторов и само раскручивало ротор.
Вроде как экономичненько - два в одном, да?
Но всё было хорошо до тех пор, пока двигатели не стали мощнее, а роторы - больше и тяжелее.
Для их раскручивания требовались уже большие и тяжёлые электрические стартеры. Дополнительной проблемой стало то, что для раскрутки инерционного ротора от аккумуляторов требуются большие ёмкости, а значит, и масса аккумуляторов.
К тому же большие токи потребления вынуждали тянуть длинные толстые медные провода. А медь - металл тяжёлый. Другие же металлы подходили гораздо хуже из-за худшей проводимости для электрического тока.
Из положения вышли следующим образом.
Для уменьшения массы проводов в самолёте перешли на повышенное напряжение в электрической сети - теперь это трёхфазное 115 В переменного тока частотой 400 Гц.
А для уменьшения массы стартера применили вот как раз такую конструкцию - воздушная турбина.
В этом двигателе воздушный стартер весит всего лишь 17 кг. Тогда как электрический стартер-генератор, например, вертолётного двигателя ТВ2-117 (от Ми-8) весит порядка 40 кг. Мощности двигателей сильно несопоставимы :) Там - 4 аккумулятора, тут - 2.
Откуда же берётся сжатый воздух для стартера?
Он вырабатывается вспомогательной силовой установкой (рус. - ВСУ, англ. - APU) - небольшим газотурбинным двигателем, расположенным обычно в хвосте самолёта прямо под килём. Этот маленький двигатель уже свободно запускается и от небольших самолётных аккумуляторов.
Если ВСУ не работает, то на земле источником сжатого воздуха является УВЗ (установка воздушного запуска), а в воздухе - соседний двигатель.
Теперь о том, для чего, собственно, раскручивать ротор турбокомпрессора.
Для выработки тяги двигателем нужно вращать вентилятор - он даёт бОльшую часть тяги.
Вращается он от турбины низкого давления, приводимой потоком горячих газов.
Горячий газ вырабатывается газогенератором двигателя, который состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины высокого давления.
Турбокомпрессор - это соединённые единым валом компрессор высокого давления и турбина высокого давления. Их вал соосен валу, соединяющему вентилятор и турбину низкого давления, и механически никак с ним не связан.
Компрессор сжимает воздух, который засасывает со входа двигателя.
Воздух сжимается потому, что на выходе нам нужен сжатый горячий газ, и гораздо выгоднее сжигать топливо в сжатом воздухе, чем в несжатом. К тому же так меньше размеры камеры сгорания.
Турбина получает из камеры сгорания газ, получившийся в результате сгорания паров топлива в сжатом воздухе, и раскручивается этим горячим газом, который передаёт ей свою энергию.
Часть энергии газа расходуется турбиной высокого давления на привод компрессора, а часть приводит турбину низкого давления, которая крутит вентилятор (для получения основной части тяги двигателя).
То есть, в любом случае изначально ротор двигателя нужно раскрутить.
Что происходит во время собственно запуска?
Нехитрыми манипуляциями пилот включает систему запуска двигателя. Далее автоматика будет всё делать сама.
Закрывается автоматически отбор воздуха от ВСУ на кондиционирование салона.
Открывается подача топлива в двигатель.
Открывается воздушный клапан подачи воздуха от ВСУ к стартеру.
yaplakal.com