一型航空發動機燃油調節系統淺析

繆建波 陳福利 王慧穎

(中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司,遼寧沈陽 110043)

一型航空發動機燃油調節系統淺析

繆建波 陳福利 王慧穎

(中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司,遼寧沈陽 110043)

航空發動機燃油調節系統主要用來向主燃燒室、加力燃燒室以及燃油液壓控制系統供給燃油,并根據發動機狀態和外界條件的變化,調節供油量,以保證發動機在各個狀態下都能穩定工作。發動機在節流狀態(即發動機油門手柄從最大位置移到慢車位置的移動區域所對應的發動機工作狀態),由機械液壓高壓轉子轉速調節器控制;在最大和加力狀態,由電子和機械液壓調節器控制,采用閉環調節原理。

燃油調節系統 機械液壓 電子調節器 節流狀態 最大狀態

1 燃油調節系統工作原理

1.1 主燃燒室燃油調節系統的一般特性

節流狀態燃油流量的調節由液壓機械高壓轉子轉速調節器來完成。最大和加力狀態的調節，由電子和機械液壓燃油調節系統共同完成。當系統工作正常時，由發動機電子調節器內燃油控制通道進行調節。通道調節器為模擬式，機械液壓部分僅作為電子調節器的執行機構。當電子調節器故障時，系統自動轉換為機械液壓調節器進行工作，機械液壓調節器根據高壓轉速=f(油門桿，進氣溫度)進行調節。

1.2 液壓機械部分與高壓轉子轉速控制相關機構的簡介

高壓轉子轉速調節器功用是在節流狀態，或在最大和加力狀態，發動機電子調節器故障完全失效、改由機械液壓調節器工作時，根據給定的轉速調節規律，自動保持給定的轉速；當油門桿位置改變時，自動改變發動機的工作狀態。

高壓轉子最大轉速重調機構的功用是，當發動機電子調節器故障時，為保證發動機的安全，降低發動機高壓轉子的最大轉速。

2 電子調節器

2.1 電子調節器工作原理

電子調節器是發動機電子—機械液壓控制系統的一部分，用來調節發動機參數，向發動機控制附件、監控告警系統和機載記錄系統發出指令。調節器根據發動機進口溫度，調節最大狀態和加力狀態的高低壓轉子轉速以及渦輪后溫度。

電子調節器燃油通道調節系統是指調節器中通過對發動機燃油流量的控制，來調節發動機狀態的系統。調節器中有三個通道用于調節發動機燃油流量，即低壓轉子調節通道，高壓轉子調節通道和渦輪后溫度調節通道。由于這些通道都是通過測量參數，與程序給定裝置形成的信號進行比較，然后通過脈寬調制，最后對執行機構進行作用，調節發動機供油。燃油流量通道主要由開關電路、最小值選擇器、脈寬調制器、校正電路和功率放大器組成。

2.2 電子調節器燃油調節通道執行機構

燃油泵調節器執行機構的功用是，將發動機電子調節器內低壓轉子、高壓轉子和渦輪后溫度調節通道的電子脈沖信號，轉換成液壓信號，用于控制油泵調節器上的定量開關。

燃油泵調節器執行機構由執行機構電磁活門、回油活門、彈簧、平衡占空系數調整螺釘組成。

發動機工作時，電子調節器向執行電磁活門輸送振幅和頻率一定的脈沖信號，通過電磁活門的開關，使回油活門上部作用著頻率一定，占空比為變數的脈動油壓，由于脈動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系的位移信號。發動機的被調參數與給定值的正偏差越大，回油量越多，定量開關隨動活塞上強的控制油壓力越小，發動機供油量越少，從而防止了發動機被調參數的正偏差，保證了發動機的安全。如果發動機被調參數與給定值出現一定的負偏差，負偏差越大，占空比越小，回油活門下移也越小，回油量越少，定量開關隨動活塞上強的控制油壓力越大，發動機供油量越多，被調參數調回給定值。

3 液壓選擇器

液壓選擇器的功用是根據作用在液壓選擇器分油活門兩端上的油壓力大小，對機械液壓調節器和電子液壓機械調節器進行切換。

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進行選擇。發動機不工作時，分油活門在下部彈簧力作用下，處在上極限位置，溝通液壓機械調節器到定量開關隨動活塞上腔的油路，便于發動機在起動及低轉速時由機械液壓調節器進行控制。發動機起動后，高壓轉速低時，由于回油活門下腔的油路被閉鎖活門關閉，既使電子調節器向燃油泵調節器發出控制信號，由于回油活門不能運動，電子調節器仍不能對發動機進行控制。當高壓轉速達到一定轉速后，閉鎖活門打開回油活門下腔的回油路，電子調節器如果此時發出信號，則通過回油活門，液壓選擇器的分油活門，可以對發動機進行控制。但是，在高壓轉子轉速在某個值附近，由于此時的低壓轉子、高壓轉子和渦輪后溫度與電子調節器相對應調節通道的程序給定值相差較多，產生的占空比很小，接近于零該電子脈沖信號作用到電磁活門上，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，燃油流量仍然由機械液壓調節器控制。當低壓轉子、高壓轉子和渦輪后溫度與電子調節器中相應通道的程序給定值比較接近時，電子調節器發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，設計時，使機械液壓調節器調節的轉速比電子液壓機械調節器調節的轉速大，因此，在同一轉速下，燃油泵調節器調節的油壓大于電子調節器調節的油壓力，所以分油活門下移，關閉了燃油泵調節器通往定量開關隨動活塞上腔的油路，打開了電子調節器通往定量開關的油路，此時發動機燃油流量由電子調節器進行控制。

[1]鄧明.航空燃氣渦輪發動機原理與構造.國防工業出版社,2012.

[2]王雷濤.某型飛機發動機構造與維護.中國人民解放軍空軍裝備部,2006.

[3]王琴芳,航空燃氣渦輪發動機原理,南京航空航天大學出版,2002年7月.

[4]某型發動機技術說明書,第606研究所,2006.

[5]某發動機技術說明書(補充和修訂版),第606研究所,1993.

[6]樊尚春,呂俊芳,張慶榮,閆蓓.航空測試系統,北京航空航天大學出版社,2005年.

繆建波(1986—),男,沈陽市,中航工業黎明,工程師。