某型主泵調(diào)節(jié)器高空加速供油檢測方法研究

王段 楊宏 黎強(qiáng) 張帆

摘要：針對某型主泵調(diào)節(jié)器推油門后供油量不跟隨故障，從發(fā)動機(jī)工作原理出發(fā)，研究該型主調(diào)在相同轉(zhuǎn)速、不同進(jìn)氣溫度條件下的油氣系數(shù)，確定不同溫度下的空中最小慢車轉(zhuǎn)速和不同轉(zhuǎn)速條件下的P2壓力，明確該型主調(diào)在修理時的控制標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法，以預(yù)防飛行時發(fā)生類似故障進(jìn)而導(dǎo)致等級事故的可能。

關(guān)鍵詞：主泵調(diào)節(jié)器；供油量；油氣系數(shù)；控制標(biāo)準(zhǔn)

Keywords：main fuel pump regulator；fuel supply；oil gas coefficient；control standards

0 引言

主泵調(diào)節(jié)器（簡稱主調(diào)）是航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的核心，通過感受大氣溫度壓力和發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)空氣壓力兩個參數(shù)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的供油量，從而保證飛機(jī)各個飛行狀態(tài)的安全、穩(wěn)定和可靠。發(fā)動機(jī)加速階段無故障是飛機(jī)能夠快速響應(yīng)、投入戰(zhàn)斗的標(biāo)志。

根據(jù)大修指南，發(fā)動機(jī)高空加速供油無法在地面進(jìn)行檢測，且無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為降低安全隱患，提升發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)修理的質(zhì)量，急需研究如何通過地面模擬對發(fā)動機(jī)高空飛行時供油量是否符合飛行包線的要求進(jìn)行檢測。發(fā)動機(jī)加速階段的供油量由主泵調(diào)節(jié)器的加速控制器決定，加速控制器涉及零件較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對零件的加工或修理精度要求極高。鑒于發(fā)動機(jī)經(jīng)常發(fā)生推油門轉(zhuǎn)速不跟隨現(xiàn)象，加之考慮修理成本及工廠主調(diào)的修理標(biāo)準(zhǔn)等現(xiàn)狀，開展同故障類型的技術(shù)攻關(guān)研究已迫在眉睫。

1 發(fā)動機(jī)加速工作原理

如圖1所示，加速供油量程序給定裝置由三維凸輪15、P2凸輪7、綜合桿4、右傳動桿14、頂桿13、滑桿5和比較杠桿2等組成。綜合桿上端位置由P2凸輪控制，下端位置由三維凸輪控制，綜合桿綜合P2凸輪和三維凸輪的信號，再變成滑桿的位移，最后傳輸?shù)奖容^杠桿的上端。比較杠桿上端連接滑桿，下端作用在加速節(jié)流活門上，上端位置由滑桿控制，支點(diǎn)由反饋凸輪3通過反饋杠桿1控制。

發(fā)動機(jī)加速時，n2轉(zhuǎn)速信號由轉(zhuǎn)速測量裝置變成三維凸輪的上下位移（轉(zhuǎn)速增大，凸輪下移；轉(zhuǎn)速減小，凸輪上移），t1溫度由溫度測量裝置轉(zhuǎn)換成三維凸輪的轉(zhuǎn)動（溫度升高，凸輪順時針方向轉(zhuǎn)動；溫度降低，凸輪反時針方向轉(zhuǎn)動），三維凸輪綜合了與n2和t1有關(guān)的信號后，以其轉(zhuǎn)動半徑變化的方式傳給右傳動桿的下接觸點(diǎn)，再通過右傳動桿和頂桿送到綜合桿的下端；P2壓力信號由P2壓力測量裝置變成P2凸輪的轉(zhuǎn)動（P2增大，凸輪順時針方向轉(zhuǎn)動；P2減小，凸輪反時針方向轉(zhuǎn)動），P2凸輪以其轉(zhuǎn)動半徑變化的方式傳給綜合桿的上端。綜合桿綜合了三維凸輪和P2凸輪傳來的信號，給出信號P2f （n2，t1），即瞬時加速需油量信號，再由滑桿傳送給比較杠桿的上端，控制比較杠桿的轉(zhuǎn)動。

2 溫度和轉(zhuǎn)速對油氣系數(shù)、P2壓力和慢車轉(zhuǎn)速的影響研究

2.1 不同溫度條件下的油氣系數(shù)

根據(jù)引進(jìn)型主泵調(diào)節(jié)器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，研究確定該型主泵調(diào)節(jié)器在相同轉(zhuǎn)速、不同溫度條件下的油氣系數(shù)，即主泵調(diào)節(jié)器的供油量與空氣壓力的比值，單位為kg.kgf/s.cm2。圖2所示為部分轉(zhuǎn)速條件下的油氣系數(shù)比值。

2.2 不同轉(zhuǎn)速條件下的P2壓力

依據(jù)正在服役的多臺發(fā)動機(jī)試驗性能數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計分析方法確定不同轉(zhuǎn)速條件下發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)低7級后的空氣壓力，即P2壓力，如圖3所示。

2.3 不同溫度下的空中最小慢車轉(zhuǎn)速

飛機(jī)飛行的高度不同，發(fā)動機(jī)所處的溫度條件也不同。針對正在使用的航空發(fā)動機(jī)，研究發(fā)動機(jī)在不同溫度下的慢車轉(zhuǎn)速，確定發(fā)動機(jī)在不同溫度下的空中最小慢車轉(zhuǎn)速，如圖4所示。

2.4 不同溫度不同轉(zhuǎn)速下的油氣系數(shù)

基于不同溫度條件下的空中最小慢車轉(zhuǎn)速，研究確定不同溫度、不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機(jī)油氣系數(shù)，確定該型主泵調(diào)節(jié)器的高空加速供油控制范圍，明確主泵調(diào)節(jié)器在修理時的檢查方法及標(biāo)準(zhǔn)。圖5所示為該型主泵調(diào)節(jié)器在15℃時的油氣系數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。

3 高空加速供油特性檢測標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1模擬高空加速供油檢測方法研究

根據(jù)主泵調(diào)節(jié)器的工作原理，發(fā)動機(jī)空中推油門加速，除轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度、P2空氣壓力對加速供油量有直接影響外，主泵調(diào)節(jié)器上安裝的P2開口膜盒的真空膜盒端在理論上也會對加速供油量有一定的修正作用。

鑒于此，設(shè)計制作專用工裝輔助P2開口膜盒抽真空，如圖6所示，以實(shí)現(xiàn)模擬高空加速供油量變化的檢測及研究。

將設(shè)計制作的專用工裝裝配至隨機(jī)選擇的30臺修理合格的主泵調(diào)節(jié)器上，按設(shè)定的條件進(jìn)行抽真空加速供油量檢測，并與真空度為零時的加速供油量進(jìn)行對比，結(jié)果如圖7所示。

根據(jù)模擬檢測的結(jié)果，該型主泵調(diào)節(jié)器在高壓壓氣機(jī)后空氣壓力為0.05～0.2MPa時，抽真空會使加速供油量的增加量呈正態(tài)分布變化，最大流程增加為28kg/h。模擬實(shí)驗結(jié)果表明，P2開口膜盒對發(fā)動機(jī)在高空慢車狀態(tài)上推油門的加速供油基本無修正作用，而對發(fā)動機(jī)空中起動階段的加速供油有少量正向修正作用。因此，無需針對P2開口膜盒模擬高空狀態(tài)增加加速供油特性的檢測。

3.2 高空加速供油特性檢測標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)換算確定的不同溫度、不同轉(zhuǎn)速下的油氣系數(shù)，以空中慢車轉(zhuǎn)速75%為基礎(chǔ)，以轉(zhuǎn)速5%為間隔，確定-30℃、-20℃、0℃和15℃四個溫度條件下的不同轉(zhuǎn)速、不同P2壓力的控制點(diǎn)，并參考原廠大修指南中對加速供油特性的控制標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢測標(biāo)準(zhǔn)。圖8所示為15℃、不同P2壓力條件下的加速供油量控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

根據(jù)主泵調(diào)節(jié)器地面試驗、臺架試車考核結(jié)果，已完成檢測的同型號主泵調(diào)節(jié)器迄今未發(fā)生推油門轉(zhuǎn)速不跟隨故障，對于預(yù)防該型主泵調(diào)節(jié)器在飛行時發(fā)生推油門轉(zhuǎn)速不跟隨故障起到了重要作用。

參考文獻(xiàn)

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