航空發(fā)動(dòng)機(jī)晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)火花頻率穩(wěn)定性研究

摘 要： 為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)火花頻率的穩(wěn)定性，通過(guò)電路原理分析，找出影響火花頻率穩(wěn)定性的因素，進(jìn)而采取電壓補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償，并做了補(bǔ)償前后火花頻率對(duì)比測(cè)試。在高低溫及電壓波動(dòng)情況下，補(bǔ)償后的點(diǎn)火系統(tǒng)輸出的火花頻率穩(wěn)定性提高了50%左右。

關(guān)鍵詞： 晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)； 火花頻率； 電壓補(bǔ)償； 溫度補(bǔ)償

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34； V231.71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）11?0116?03

0 引 言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，航空點(diǎn)火系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件之一；點(diǎn)火系統(tǒng)是指用于主燃燒室和加力燃燒室的點(diǎn)火源系統(tǒng)[1]，它將飛機(jī)上的直流電或交流電轉(zhuǎn)化為高壓電后，通過(guò)點(diǎn)火電纜和電嘴放出火花并保證給火花足夠的能量，直接點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)（起動(dòng)機(jī)）燃燒室內(nèi)空氣和燃油的混合氣體[2]。航空點(diǎn)火系統(tǒng)直接影響飛機(jī)安全性、戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性[3]。

航空點(diǎn)火系統(tǒng)主要分為晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)和振子式點(diǎn)火系統(tǒng)兩類(lèi)，其主要性能參數(shù)包括火花頻率、火花能量、火花持續(xù)時(shí)間。由于飛機(jī)上電源電壓的波動(dòng)及環(huán)境溫度的變化，點(diǎn)火系統(tǒng)火花頻率受工作電壓和溫度的影響較大，導(dǎo)致火花頻率穩(wěn)定性低。本文主要對(duì)晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)的火花頻率穩(wěn)定性進(jìn)行研究，提出補(bǔ)償措施，提高火花頻率的穩(wěn)定性，保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)正常點(diǎn)火、起動(dòng)。

1 晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)原理

晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)主要由濾波、RCC變換器、高壓整流、充電、放電等組成。原理圖如圖1所示。

1.1 RCC變換器

晶體管式點(diǎn)火系統(tǒng)的變換器采用RCC變換器，由R1，R2，D1，D2，Q1，T1組成，其中，變壓器T1由一個(gè)初級(jí)繞組W1和兩個(gè)次級(jí)繞組即次級(jí)輸出繞組W2和反饋繞組W3組成[4]。

當(dāng)RCC電路輸入上電時(shí)，輸入電源U1、電阻R1、晶體管Q1基極構(gòu)成回路，電阻R1上就會(huì)有基極驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生，從而使得晶體管Q1導(dǎo)通成為飽和狀態(tài)，由于Q1導(dǎo)通，在變壓器初級(jí)繞組W1上就有電流，同時(shí)，變壓器反饋繞組W3會(huì)有電壓Vb產(chǎn)生，電位方向?yàn)樯县?fù)下正，W3，R2，D1，Q1基極構(gòu)成回路，使得R2上有電流產(chǎn)生，此外，變壓器次級(jí)繞組W2上之電壓使高壓二極體D3反偏，繞組W2上不會(huì)有電流流過(guò)。此時(shí)，晶體管Q1的Ib不變，而Ic隨時(shí)間增長(zhǎng)而變大，當(dāng)滿(mǎn)足β·Ib轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能而貯存在電容器C1中[5]。

由于變壓器會(huì)將所儲(chǔ)存的能量全部移至輸出負(fù)載，因此，流經(jīng)二極管D3的電流就會(huì)漸漸變成零。當(dāng)變壓器儲(chǔ)能泄放完后，高壓二極管D3截止?fàn)顟B(tài)，各組繞組上的電壓為零，恢復(fù)為初始狀態(tài)。因?yàn)槠饎?dòng)電阻R1作用而重新開(kāi)始導(dǎo)通，如此循環(huán)新的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。而晶體管Q1的開(kāi)通關(guān)斷反復(fù)動(dòng)作，將使電路持續(xù)振蕩，達(dá)到自由振蕩運(yùn)行狀態(tài)[6]。

1.2 充電電路

充電電路由變壓器T1次級(jí)繞組W2、高壓二極管D3、儲(chǔ)能電容器C1組成。

當(dāng)晶體管截止時(shí)，次級(jí)線圈W2上的感應(yīng)電壓通過(guò)二極管D3向儲(chǔ)能電容器C1充電，使變壓器原有的電磁能WL轉(zhuǎn)為靜電能WC，貯存于電容器中。充電過(guò)程中，反饋線圈W3的感應(yīng)電壓方向始終使晶體管發(fā)射結(jié)處于負(fù)偏置狀態(tài)，確保晶體管截止。充電結(jié)束后，充電電流降為零，能量轉(zhuǎn)換結(jié)束，次級(jí)線圈W2上的感應(yīng)電壓隨之消失，晶體管發(fā)射結(jié)處于負(fù)偏置狀態(tài)被解除，晶體管又重新導(dǎo)通，重復(fù)這一過(guò)程，晶體管處于不斷導(dǎo)通和截止的振蕩狀態(tài)，向貯能電容器輸出連續(xù)的充電脈沖。晶體管每截止一次，變壓器電磁能轉(zhuǎn)化的靜電能便在電容器內(nèi)積累一次，結(jié)果貯能電容器的電壓愈來(lái)愈高。從電容器第一次到第n次充電，直到電容器電壓達(dá)到放電管電壓。經(jīng)計(jì)算（略）后，每次充電電壓和充電時(shí)間可以用圖2表示。由圖2可以看到充電時(shí)間隨充電次數(shù)增長(zhǎng)而下降的規(guī)律。

1.3 火花頻率的計(jì)算