阅读说明：本技术 一种高原环境直升机发动机起动装置及方法 (Starting device and method for helicopter engine in plateau environment ) 是由 徐朝梁 匡传树 周乐娥 文丽辉 王青松 林森什 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于直升机设计技术,具体涉及一种高原环境直升机发动机起动装置及方法。本发明高原环境直升机发动机起动方法,选择辅助动力装置发电为直升机发动机提供起动能量,当发动机起动时,同时触发辅助动力装置电子控制器,辅助动力装置电子控制器瞬时给燃油伺服控制装置输出更大的电流,控制燃油伺服控制装置给辅助动力装置补偿燃油流量,减小转速波动。本发明优化了直升机发动机起动技术,提出的直升机发动机起动能量源改进方案,操作简便,便于实施,经过高原、低温环境的使用验证,提高了发动机起动的电力输入能力和调节性能,功能和性能可靠,解决了高原、高空、低温环境现有技术直升机发动机起动困难的技术难题。(The invention belongs to the helicopter design technology, and particularly relates to a starting device and a starting method for a helicopter engine in a plateau environment. The invention relates to a plateau environment helicopter engine starting method, which comprises the steps of selecting an auxiliary power device to generate power to provide starting energy for a helicopter engine, triggering an auxiliary power device electronic controller when the engine is started, outputting a larger current to a fuel servo control device instantly by the auxiliary power device electronic controller, controlling the fuel servo control device to compensate fuel flow for the auxiliary power device, and reducing rotating speed fluctuation. The invention optimizes the starting technology of the helicopter engine, provides the improved scheme of the starting energy source of the helicopter engine, has simple and convenient operation and convenient implementation, improves the power input capability and the adjusting performance of the starting of the engine through the use verification of the plateau and low-temperature environment, has reliable functions and performance, and solves the technical problem of difficult starting of the helicopter engine in the prior art in the plateau, high-altitude and low-temperature environment.)

一种高原环境直升机发动机起动装置及方法

技术领域

本发明属于直升机设计技术，具体涉及一种高原环境直升机发动机起动装置及优化方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地形复杂，平均海拔高度4000m的青藏高原，面积高达240万平方公里，占国土面积的之一。高原地区空气稀薄，大气压力和密度低，严重缺氧。高原直升机，特别是发动机高原高寒起动及相关系统的研究一直是直升机研究的重要方向。

高原、低温环境下，直升机发动机起动时容易发生起动超温或起动悬挂现象，导致发动机起动失败或者起动成功率严重降低，影响直升机任务出勤。直升机安装的涡轮轴发动机在其台架上完成了高空、低温等环境的模拟起动试验，在高原直升机完成了真实环境的起动能力考核和起动技术优化，保证了高原直升机的使用能力。

起动技术优化之前，直升机发动机直接采用蓄电池起动或者采用辅助动力装置发电起动，如RU2018142889给出的就是蓄电池发电起动，但是起动程序不够完善，存在的各种技术问题无法满足高原直升机的使用要求。如蓄电池无法保证高原、低温环境下发动机起动能量需求，辅助动力装置容易出现转速波动大导致其发电机欠频或过频保护，发动机热起动时由于进气道(特别是使用防砂装置时)集聚的热量容易导致压气机喘振和起动超温，发动机冷起动时由于直升机负载过大导致起动悬挂。

根据某高原直升机在高原、低温及两种环境组合条件下发动机起动试验的故障排查和数据分析，优化了发动机起动能量源的形式和调节控制，优化了发动机起动操纵程序。

发明内容

本发明的目的：提供了一种高原环境直升机发动机起动优化方法。

本发明的技术方案：一种高原环境直升机发动机起动装置，包括起动电机、硬件补偿系统以及发动机起动开关，其中，所述硬件补偿系统包括辅助动力装置电子控制器、燃油伺服控制装置、辅助动力装置，所述发动机起动开关分别连接起动电机和辅助动力控制电子控制器，辅助动力控制电子控制器连接燃油伺服控制装置、燃油伺服控制装置与给辅助动力装置提供燃油的管道连接，所述辅助动力装置连接起动电机，而起动电机连接直升机发动机。

一种基于所述的高原环境直升机发动机起动装置的高原环境直升机发动机起动方法，选择辅助动力装置发电为直升机发动机提供起动能量，当发动机起动时，同时触发辅助动力装置电子控制器，辅助动力装置电子控制器瞬时给燃油伺服控制装置输出更大的电流，控制燃油伺服控制装置给辅助动力装置补偿燃油流量，减小转速波动。

当发动机起动后，发动机起动机阻抗减小，辅助动力装置辅助变化减小，辅助动力装置电子控制器控制燃油伺服控制装置电流减小至正常值。

对发动机冷转控制时加长单次冷转时间，单次冷转时间至少为20秒。

高原环境进行发动机热起动之前进行一到两次冷转。

在高原、低温环境进行第一台发动机冷起动之前，对尾桨进行盘桨至少20转。

当起动过程中出现悬挂现象时，将发动机模式开关先拨到“手动”位再切换回“自动”位。

本发明的有益效果：

a)本发明通过发动机起动优化技术解决了高原、低温及两种环境组合条件下直升机发动机起动困难的问题。

b)本发明提出的发动机起动能量源优化改进方案，提高了起动能量源的安全性和控制性能。

c)本发明提出的起动操纵程序优化改进方案，在使用方法上提高了恶劣环境发动机起动能力，操作方便，便于实施。

附图说明

图1为高原环境直升机发动机起动装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明高原环境直升机发动机起动装置包括起动电机、硬件补偿系统以及发动机起动开关。其中，所述硬件补偿系统包括辅助动力装置电子控制器、燃油伺服控制装置、辅助动力装置，所述发动机起动开关分别连接起动电机和辅助动力控制电子控制器，辅助动力控制电子控制器连接燃油伺服控制装置、燃油伺服控制装置与给辅助动力装置提供燃油的管道连接，所述辅助动力装置连接起动电机，而起动电机连接直升机发动机。

本发明高原环境直升机发动机起动优化方法基于上述高原环境直升机发动机起动装置，选择辅助动力装置发电为直升机发动机提供起动能量，当发动机起动时，同时触发辅助动力装置电子控制器，辅助动力装置电子控制器瞬时给燃油伺服控制装置输出更大的电流，控制燃油伺服控制装置给辅助动力装置补偿燃油流量，减小转速波动。当发动机起动后，发动机起动机阻抗减小，辅助动力装置辅助变化减小，辅助动力装置电子控制器控制燃油伺服控制装置电流减小至正常值。

具体实施时，本发明高原环境直升机发动机起动优化方法，通过发动机起动能量源的形式和调节控制，优化了发动机起动操纵。所述辅助动力装置是电力型单转子燃气涡轮发动机，输出轴功率驱动交流发电机，由交流发电机提供发动机起动所需的能量。所述辅助动力装置为电力型辅助装置，其利用燃油发电，输出功率大，远大于机载蓄电池所能提供的功率，可以达到80kW，能满足发动机高原和高寒等严酷环境下起动时所需功率，较现有直升机起动机上的蓄电池有充足的能量储备。同时电力型辅助装置工作时间长，能提供多次起动或冷转所需能量，满足发动机高原起动冷转时间长，冷转次数多，多次起动等要求。另外，电力型辅助装置起动相对发动机所需的功率大幅减小，能够有效降低机上蓄电池的需求，能够提高发动机起动能源的安全性。

高原环境下直升机发动机起动机采用直流电机，在起动时产生瞬间电流阻抗较大，辅助动力装置负载瞬间增大，辅助动力装置及其交流电机转速降低，导致交流电机欠频保护而异常断电，发动机起动失败。因此在辅助动力装置控制器内部增加了硬件补偿电路，与辅助动力装置电子控制器、燃油伺服控制装置、辅助动力装置构成硬件补偿系统，并在发动机起动开关控制下，实现与发动机起动系统联动。其中，所述硬件补偿电路为可采用常规反馈补偿电路实现，通过电流输出，控制燃油伺服控制装置等硬件执行机构，可以减少发动机起动时辅助动力装置转速波动。发动机“起动”开关触发发动机起动命令同时，触发辅助动力装置控制器内部硬件补偿电路，增加燃油伺服控制装置电流，增加瞬时供油,减小转速波动。发动机起动机阻抗减小，辅助动力装置辅助变化减小，燃油伺服控制装置电流减小至正常值。

另外，在发动机起动时，本发明方法对发动机冷转控制进行优化改进，加长单次冷转时间，具体的高原环境进行发动机热起动之前需进行一到两次冷转，单次冷转时间由15秒延长到至少20秒，从而可以有效吸收空进气道聚集的热量，避免发动机热起动时出现压气机喘振和起动超温，提高高原、低温环境下的发动机起动成功率。

在高原、低温环境进行第一台发动机冷起动之前，可对尾桨进行盘桨至少20转，避免发动机冷起动时由于直升机负载过大导致起动悬挂。

当起动过程中出现悬挂现象时，将位于直升机发动机控制面板上的发动机模式选择开关拨到“手动”位再拨回“自动”位，可解决起动加速慢的问题，并可保证起动成功。

综上所述，本发明优化了直升机发动机起动技术，提出的直升机发动机起动能量源改进方案，提高了发动机起动的电力输入能力和调节性能，功能和性能可靠。通过优化直升机发动机起动能量源和起动操纵程序，提出的起动操纵程序操作简便，便于实施，解决了高原直升机起动中无法通过系统改进的一些问题，提高直升机在高原、低温环境的适应能力，经过高原、低温环境的使用验证，解决了高原、高空、低温环境现有技术直升机发动机起动困难的技术难题，相对于现有技术具有较大的技术进步和突出的技术效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。