基于流量分配的加力燃烧室供油系统及控制流程设计方法技术方案

本发明专利技术涉及航空发动机加力控制设计领域，公开了基于流量分配的加力燃烧室供油系统及控制流程设计方法，通过将总管油路Ⅰ连同其对应的喷杆设置为扇形结构的点火油路，将总管油路Ⅱ设置为与总管油路Ⅰ位于同一截面圆环上，总管油路Ⅲ设置为圆环形的供油截面；并对各路总管油路按油量条件设置开启时机和分配进油量，能够实现与加力燃烧室进口条件更好匹配，通过航空发动机各路总管供油渐近式开启和关闭的控制方法，实现加力燃烧室的可靠点着和稳定供油性能；规避了传统的总管及燃油分布器按分压模式进行供油时实际供油偏差大而对发动机加力性能产生影响的问题，显著提升航空发动机加力接通及稳定工作的可靠性。机加力接通及稳定工作的可靠性。机加力接通及稳定工作的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于流量分配的加力燃烧室供油系统及控制流程设计方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机加力控制设计领域，公开了基于流量分配的加力燃烧室供油系统及控制流程设计方法。

技术介绍

[0002]发动机加力控制系统中，加力供油需要保证各路总管的压力和流量，通过典型工况下的加力燃油喷嘴特性获取各路总管的压力流量关系设计加力燃油分配器，按压力分配模式进行各路总管的开启，当加力总管数量3个及以上时，在不增加计量装置的情况下，为满足多路总管供油的需求，多采取分压活门分压增加油路和供油(如图5)。
[0003]但是，因流量和压差不是直接线性关系，且发动机工况点多，流量范围和压差范围变化大，由机械结构保证全工况范围的精度偏差较大。同时对活门型孔精度设计和弹簧匹配要求高，使分压活门结构设计复杂，加工难度加大、产品调试周期长。而且当发动机技术状态变化后，需要根据新的需求进行分压分配设计，流程繁琐，控制精度难以保障。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于流量分配的加力燃烧室供油系统及控制流程设计方法，可以实现加力燃油各总管油路分段匹配控制，简化燃油附件结构，提高了加力燃油控制精度，在保证加力燃烧性能的基础上减轻发动机质量。采用流量控制后，点火流量和各区总管流量均可按设定比例由数控系统自动调节，更好保证喷嘴的燃油雾化效果。
[0005]为了实现上述技术效果，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]基于流量分配的加力燃烧室供油系统，包括分别通过多个喷杆为加力燃烧室供油的总管油路Ⅰ、总管油路Ⅱ和总管油路Ⅲ，所述总管油路Ⅰ、总管油路Ⅱ分布于加力燃烧室的同一横截面圆环上；总管油路Ⅰ为扇形结构，且位于点火区；总管油路Ⅱ与总管油路Ⅰ组成对应横截面圆环结构，所述总管油路Ⅲ分布于加力燃烧室的另一横截面圆环上。
[0007]进一步地，还包括：
[0008]FADEC控制器，用于根据发动机油门杆对应状态计算的加力总流量，并向加力燃油控制装置发出对加力各区各总管油路进行开启、供油流量控制和关闭的控制信号；
[0009]加力燃油控制装置，用于根据加力总流量进行电液转换，计量所需要的燃油流量，用于通过加力燃油分配器分别向总管油路Ⅰ、总管油路Ⅱ和总管油路Ⅲ供油；
[0010]加力燃油分配器，包括设置于每路总管油路的活门组件。
[0011]为实现上述技术效果，本专利技术提供了基于流量分配的加力燃烧室供油系统控制流程设计方法，包括如下步骤：
[0012]S1、根据加力燃烧室总管数量和各路总管油路对应的喷杆数量，得到稳定燃烧时各路总管油路的供油分配比例；
[0013]S2、确定在加力点火时总管油路Ⅰ供油量值W
Iign
，以及点火成功后总管油路Ⅰ供油量值W
I
、总管油路II供油量值W
II
和总管油路Ⅲ的供油量值W
III
；
[0014]S3、确定总管油路Ⅰ的开启点火时机；
[0015]S4、总管油路Ⅰ点火成功后，开启总管油路Ⅱ；
[0016]S5、根据总管油路Ⅱ和总管油路Ⅲ的压差转折点对应的供油流量值W
b
，确定总管油路Ⅲ开启时机，并在对应时刻开启总管油路Ⅲ。
[0017]进一步地，步骤S3中根据航空发动机油门杆角度以及发动机相对进口的换算转速，确定总管油路Ⅰ的开启点火时机。
[0018]进一步地，步骤S2中根据发动机加力燃烧室点火区域油气比要求，计算出总管油路Ⅰ加力点火时供油量W
Iign
＝a
·
W
fAB全
；其中，a为常数；W
fAB全
为全加力流量值，根据油门杆角度确定。
[0019]进一步地，点火成功后总管油路Ⅰ的供油量W
I
＝k
·
W
Iign
，其中k为常数。
[0020]进一步地，步骤S2中根据加力燃烧室全包线范围内总管油路Ⅰ需要的最大流量确定总管油路Ⅰ的最大供油量W
Imax
，且当计算所得的W
I
大于最大供油量W
Imax
时，取W
I
＝W
Imax
。
[0021]进一步地，步骤S2中点火成功后总管油路Ⅱ的供油量值W
II
为：
[0022]若总管油路Ⅲ未开启，当前加力总流量W
Σ
小于压差转折点对应的供油流量值W
b
，且W
Σ
小于等于n/m倍W
I
时，总管油路Ⅱ的供油量值W
II
＝W
Σ
‑
W
I
；
[0023]若总管油路Ⅲ未开启，当前加力总流量W
Σ
小于W
b
，且总流量大于n/m倍W
I
时，总管油路Ⅱ的供油量值W
II
＝(n/m)
·
W
I
；
[0024]若总管油路Ⅲ开启，当前加力总流量W
Σ
大于等于W
b
时，W
II
＝(n/m)
·
W
I
；
[0025]其中，n/m为步骤S1中得到总管油路Ⅱ与总管油路Ⅰ的供油分配比值。
[0026]进一步地，步骤S4中加力总流量大于等于压差转折点对应的供油流量值W
b
时，开启总管油路Ⅲ。
[0027]进一步地，步骤S2中总管油路Ⅲ的供油量确定方法为：根据加力燃烧室供油特性，建立总管油路Ⅲ供油量与加力总流量的函数关系，按总管油路Ⅲ供油量与加力总流量关系公式计算W
III
＝f(W
Σ
)＝d1·
W
Σ2
+d2·
W
∑
‑
d3；其中W
Σ
是根据当前油门杆状态计算出总供油流量，d1、d2、d3为常量。
[0028]与现有技术相比，本专利技术所具备的有益效果是：
[0029]1、本专利技术通过将总管油路Ⅰ连同其对应的喷杆设置为扇形结构的点火油路，将总管油路Ⅱ设置为与总管油路Ⅰ位于同一截面圆环上，总管油路Ⅲ设置为圆环形的供油截面；并对各路总管油路按油量条件设置开启时机和分配进油量，能够实现与加力燃烧室进口条件更好匹配；
[0030]2、通过航空发动机各路总管供油渐近式开启和关闭的控制方法，实现加力燃烧室的可靠点着和稳定供油性能；规避了传统的总管及燃油分布器按分压模式进行供油时实际供油偏差大而对发动机加力性能产生影响的问题，显著提升航空发动机加力接通及稳定工作的可靠性。
[0031]3、可以取消加力燃油分布器中的分压活门组件，由FADEC控制器实现加力燃油各路总管分段匹配控制，简化燃油附件结构，提高了加力燃油控制精度，在保证加力燃烧性能的基础上减轻发动机质量；而且采用流量控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于流量分配的加力燃烧室供油系统，其特征在于，包括分别通过多个喷杆为加力燃烧室供油的总管油路Ⅰ、总管油路Ⅱ和总管油路Ⅲ，所述总管油路Ⅰ、总管油路Ⅱ分布于加力燃烧室的同一横截面圆环上；总管油路Ⅰ为扇形结构，且位于点火区；总管油路Ⅱ与总管油路Ⅰ组成对应横截面圆环结构，所述总管油路Ⅲ分布于加力燃烧室的另一横截面圆环上。2.根据权利要求1所述的基于流量分配的加力燃烧室供油系统，其特征在于，还包括：FADEC控制器，用于根据发动机油门杆对应状态计算的加力总流量，并向加力燃油控制装置发出对加力各区各总管油路进行开启、供油流量控制和关闭的控制信号；加力燃油控制装置，用于根据加力总流量进行电液转换，计量所需要的燃油流量，用于通过加力燃油分配器分别向总管油路Ⅰ、总管油路Ⅱ和总管油路Ⅲ供油；加力燃油分配器，包括设置于每路总管油路的活门组件。3.基于流量分配的加力燃烧室供油系统控制流程设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据加力燃烧室总管数量和各路总管油路对应的喷杆数量，得到稳定燃烧时各路总管油路的供油分配比例；S2、确定在加力点火时总管油路Ⅰ供油量值W
Iign
，以及点火成功后总管油路Ⅰ供油量值W
I
、总管油路II供油量值W
II
和总管油路Ⅲ的供油量值W
III
；S3、确定总管油路Ⅰ的开启点火时机；S4、总管油路Ⅰ点火成功后，开启总管油路Ⅱ；S5、根据总管油路Ⅱ和总管油路Ⅲ的压差转折点对应的供油流量值W
b
，确定总管油路Ⅲ开启时机，并在对应时刻开启总管油路Ⅲ。4.根据权利要求3所述的基于流量分配的加力燃烧室供油系统控制流程设计方法，其特征在于，步骤S3中根据航空发动机油门杆角度以及发动机相对进口的换算转速，确定总管油路Ⅰ的开启点火时机。5.根据权利要求3所述的基于流量分配的加力燃烧室供油系统控制流程设计方法，其特征在于，步骤S2中根据发动机加力燃烧室点火区域油气比要求，计算出总管油路Ⅰ加力点火时供油量W
Iign
＝a
·
W
fAB全
；其中，a为常数；W
fAB全
为全加力流量值，根据油门杆角度确定。6.根据权利要求3所述的基于流量分配的加力燃烧室供油系统控制流程设计方法，其特征在于，点火成功后总管油路Ⅰ的供油量W
I
＝k
·
W
Iign
，其中k为常数。7.根据权利要求6所述的基于流...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤宇红，谢建光，彭茜，李晓明，黄维娜，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：