一型航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)淺析

繆建波 陳福利 王慧穎

(中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽(yáng) 110043)

一型航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)淺析

繆建波 陳福利 王慧穎

(中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽(yáng) 110043)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要用來向主燃燒室、加力燃燒室以及燃油液壓控制系統(tǒng)供給燃油,并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和外界條件的變化,調(diào)節(jié)供油量,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)狀態(tài)下都能穩(wěn)定工作。發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)流狀態(tài)(即發(fā)動(dòng)機(jī)油門手柄從最大位置移到慢車位置的移動(dòng)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)),由機(jī)械液壓高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器控制;在最大和加力狀態(tài),由電子和機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器控制,采用閉環(huán)調(diào)節(jié)原理。

燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng) 機(jī)械液壓 電子調(diào)節(jié)器 節(jié)流狀態(tài) 最大狀態(tài)

1 燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理

1.1 主燃燒室燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般特性

節(jié)流狀態(tài)燃油流量的調(diào)節(jié)由液壓機(jī)械高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器來完成。最大和加力狀態(tài)的調(diào)節(jié)，由電子和機(jī)械液壓燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)共同完成。當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)節(jié)器內(nèi)燃油控制通道進(jìn)行調(diào)節(jié)。通道調(diào)節(jié)器為模擬式，機(jī)械液壓部分僅作為電子調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)電子調(diào)節(jié)器故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行工作，機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器根據(jù)高壓轉(zhuǎn)速=f(油門桿，進(jìn)氣溫度)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 液壓機(jī)械部分與高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制相關(guān)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介

高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器功用是在節(jié)流狀態(tài)，或在最大和加力狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)節(jié)器故障完全失效、改由機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器工作時(shí)，根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)規(guī)律，自動(dòng)保持給定的轉(zhuǎn)速；當(dāng)油門桿位置改變時(shí)，自動(dòng)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。

高壓轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速重調(diào)機(jī)構(gòu)的功用是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)節(jié)器故障時(shí)，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)的安全，降低發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的最大轉(zhuǎn)速。

2 電子調(diào)節(jié)器

2.1 電子調(diào)節(jié)器工作原理

電子調(diào)節(jié)器是發(fā)動(dòng)機(jī)電子—機(jī)械液壓控制系統(tǒng)的一部分，用來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，向發(fā)動(dòng)機(jī)控制附件、監(jiān)控告警系統(tǒng)和機(jī)載記錄系統(tǒng)發(fā)出指令。調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度，調(diào)節(jié)最大狀態(tài)和加力狀態(tài)的高低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以及渦輪后溫度。

電子調(diào)節(jié)器燃油通道調(diào)節(jié)系統(tǒng)是指調(diào)節(jié)器中通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量的控制，來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器中有三個(gè)通道用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量，即低壓轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)通道，高壓轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)通道和渦輪后溫度調(diào)節(jié)通道。由于這些通道都是通過測(cè)量參數(shù)，與程序給定裝置形成的信號(hào)進(jìn)行比較，然后通過脈寬調(diào)制，最后對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行作用，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)供油。燃油流量通道主要由開關(guān)電路、最小值選擇器、脈寬調(diào)制器、校正電路和功率放大器組成。

2.2 電子調(diào)節(jié)器燃油調(diào)節(jié)通道執(zhí)行機(jī)構(gòu)

燃油泵調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功用是，將發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)節(jié)器內(nèi)低壓轉(zhuǎn)子、高壓轉(zhuǎn)子和渦輪后溫度調(diào)節(jié)通道的電子脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，用于控制油泵調(diào)節(jié)器上的定量開關(guān)。

燃油泵調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁活門、回油活門、彈簧、平衡占空系數(shù)調(diào)整螺釘組成。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電子調(diào)節(jié)器向執(zhí)行電磁活門輸送振幅和頻率一定的脈沖信號(hào)，通過電磁活門的開關(guān)，使回油活門上部作用著頻率一定，占空比為變數(shù)的脈動(dòng)油壓，由于脈動(dòng)油壓的頻率與回油活門本身的固有頻率相差較大，因此回油活門輸出的是與占空比成線性關(guān)系的位移信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)的被調(diào)參數(shù)與給定值的正偏差越大，回油量越多，定量開關(guān)隨動(dòng)活塞上強(qiáng)的控制油壓力越小，發(fā)動(dòng)機(jī)供油量越少，從而防止了發(fā)動(dòng)機(jī)被調(diào)參數(shù)的正偏差，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全。如果發(fā)動(dòng)機(jī)被調(diào)參數(shù)與給定值出現(xiàn)一定的負(fù)偏差，負(fù)偏差越大，占空比越小，回油活門下移也越小，回油量越少，定量開關(guān)隨動(dòng)活塞上強(qiáng)的控制油壓力越大，發(fā)動(dòng)機(jī)供油量越多，被調(diào)參數(shù)調(diào)回給定值。

3 液壓選擇器

液壓選擇器的功用是根據(jù)作用在液壓選擇器分油活門兩端上的油壓力大小，對(duì)機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器和電子液壓機(jī)械調(diào)節(jié)器進(jìn)行切換。

液壓選擇器由分油活門、彈簧組成。

液壓選擇器的選擇策略是按最小油壓力信號(hào)進(jìn)行選擇。發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，分油活門在下部彈簧力作用下，處在上極限位置，溝通液壓機(jī)械調(diào)節(jié)器到定量開關(guān)隨動(dòng)活塞上腔的油路，便于發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)及低轉(zhuǎn)速時(shí)由機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，高壓轉(zhuǎn)速低時(shí)，由于回油活門下腔的油路被閉鎖活門關(guān)閉，既使電子調(diào)節(jié)器向燃油泵調(diào)節(jié)器發(fā)出控制信號(hào)，由于回油活門不能運(yùn)動(dòng)，電子調(diào)節(jié)器仍不能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)高壓轉(zhuǎn)速達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，閉鎖活門打開回油活門下腔的回油路，電子調(diào)節(jié)器如果此時(shí)發(fā)出信號(hào)，則通過回油活門，液壓選擇器的分油活門，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。但是，在高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在某個(gè)值附近，由于此時(shí)的低壓轉(zhuǎn)子、高壓轉(zhuǎn)子和渦輪后溫度與電子調(diào)節(jié)器相對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)通道的程序給定值相差較多，產(chǎn)生的占空比很小，接近于零該電子脈沖信號(hào)作用到電磁活門上，使回油活門上端油壓較小，不能下移打開回油路，分油活門在下部油壓力和彈簧力作用下，仍然處于上極限位置，燃油流量仍然由機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器控制。當(dāng)?shù)蛪恨D(zhuǎn)子、高壓轉(zhuǎn)子和渦輪后溫度與電子調(diào)節(jié)器中相應(yīng)通道的程序給定值比較接近時(shí)，電子調(diào)節(jié)器發(fā)出的占空比逐漸增大，由于回油活門上部的油壓力增大，使其下移，溝通了分油活門下部燃油的部分回油路，使分油活門下部油壓力減小，另外，設(shè)計(jì)時(shí)，使機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速比電子液壓機(jī)械調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速大，因此，在同一轉(zhuǎn)速下，燃油泵調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的油壓大于電子調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的油壓力，所以分油活門下移，關(guān)閉了燃油泵調(diào)節(jié)器通往定量開關(guān)隨動(dòng)活塞上腔的油路，打開了電子調(diào)節(jié)器通往定量開關(guān)的油路，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量由電子調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。

[1]鄧明.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造.國(guó)防工業(yè)出版社,2012.

[2]王雷濤.某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維護(hù).中國(guó)人民解放軍空軍裝備部,2006.

[3]王琴芳,航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)原理,南京航空航天大學(xué)出版,2002年7月.

[4]某型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)說明書,第606研究所,2006.

[5]某發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)說明書(補(bǔ)充和修訂版),第606研究所,1993.

[6]樊尚春,呂俊芳,張慶榮,閆蓓.航空測(cè)試系統(tǒng),北京航空航天大學(xué)出版社,2005年.

繆建波(1986—),男,沈陽(yáng)市,中航工業(yè)黎明,工程師。