阅读说明：本技术 基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法及装置 (Open nozzle based method and device for lubricating during engine ignition stage ) 是由 程荣辉 陈泽华 张雪冬 邴连喜 陈仲光 张志舒 王伦 贾智元 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本申请属于航空发动机控制技术领域,具体涉及一种基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法及装置,所述方法包括：将所述增压放油阀在所述增压放油装置内位置设置为低于所述燃油总管的最底端；确定开式喷嘴与所述燃油总管的总容积；设定快速供油的起始点及终止点；根据所述的起始点及终止点的时间间隔以及所述总容积确定供油量,形成供油控制规律。通过上述方法可以取消冷运转,消除了冷运转带来的使用成本高、效率低、维护性差等问题,节约了成本,提高了发动机使用效率,提高了发动机起动过程点火的可靠性。(The application belongs to the technical field of control of aero-engines, and particularly relates to a fuel supply consistency method and device for engines based on open nozzles in an ignition stage.)

基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法及装置

技术领域

本申请属于航空发动机控制技术领域，特别涉及一种基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法及装置。

背景技术

燃气涡轮发动机主燃烧室喷嘴通常有闭式喷嘴和开式喷嘴两种形式，前者起动点火供油的一致性保持简单易行，而后者在保证起动点火一致性方面则相对复杂的多。采用开式喷嘴的燃气涡轮发动机，为防止主燃烧室积油、同时保证下次起动供油的一致性，在停车之后需将燃油总管及喷嘴中的余油排出，而在下次起动点火前需要对燃油总管进行快速填充。在填充完成之后转入小流量的稳定供油，保证发动机的可靠点火。

国内已有某燃气涡轮发动机的主燃烧室采用了开式喷嘴，并设置了放油装置——增压放油阀，同时给定了相同的起动点火充填供油规律，但是并不能保证起动点火供油的一致性。经分析排查，其燃油总管中的余油量存在较大的分散度，且随发动机停车间隔时间、大气条件的不同而不同，严重影响填充阶段的供油一致性，极容易造成点火失败。

为排除增压放油阀后燃油总管及喷嘴余油，该机在每次起动前进行了冷运转，但是发动机供油一致性(供油压力-转速一致性)保持仍存在较大困难，起动点火的可靠性仍不能得到有效保障。

现有的技术方案存在如下问题：

a)每次起动前需要冷运转且点火可靠性不能得到有效保证，会降低发动机的使用效率和战时的作战效能，会使所配战机出动时间增加10到20分钟，这是用户无法接受的；

b)冷运转会提高发动机使用的成本，考虑到消耗起动机等的寿命损耗、设备和能源消耗，冷运转一次耗费在1000元以上，对于寿命期内起动次数多达数千次的航空发动机，由此而增加的使用成本将增加数百万元；

c)冷运转过程和冷运转后对发动机的检查，使维护工作量增加，维护性差，用户体验差。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法及装置，解决开式喷嘴发动机燃油总管中余油不一致所带来的点火供油不一致问题，从而保证点火的可靠性；同时能够解决现有需要通过冷运转手段保证供油一致性所带来的发动机使用成本高、效率低、维护性差等问题。

本申请第一方面提供了一种基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法，所述开式喷嘴通过燃油总管连接在增压放油阀的供油口，所述方法包括：

将所述增压放油阀在所述增压放油装置内位置设置为低于所述燃油总管的最底端；

确定开式喷嘴与所述燃油总管的总容积；

设定快速供油的起始点及终止点；

根据所述的起始点及终止点的时间间隔以及所述总容积确定供油量，形成供油控制规律。

优选的是，所述快速供油的起始点选取为高压转速最大值的12％-14％中的任一值，所述快速供油的终止点选取为高压转速最大值的16％-18％中的任一值。

优选的是，所述供油控制规律还包括在快速供油的终止点之后按照燃烧时的供油规律进行供油。

本申请第二方面提供了一种基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性装置，包括：

将所述增压放油阀在所述增压放油装置内位置设置为低于所述燃油总管的最底端；以及设置有点火阶段供油系统，所述点火阶段供油系统包括：

总容积确定模块，用于确定开式喷嘴与所述燃油总管的总容积；

快速供油阶段设定模块，用于设定快速供油的起始点及终止点；

快速供油量值确定模块，用于根据所述的起始点及终止点的时间间隔以及所述总容积确定供油量，形成供油控制规律。

优选的是，所述快速供油的起始点选取为高压转速最大值的12％-14％中的任一值，所述快速供油的终止点选取为高压转速最大值的16％-18％中的任一值。

优选的是，所述供油控制规律还包括在快速供油的终止点之后按照燃烧时的供油规律进行供油。

本申请取消了冷运转，消除了冷运转带来的使用成本高、效率低、维护性差等问题，节约了成本，提高了发动机使用效率；解决了开式喷嘴发动机余油导致的点火阶段供油不一致的问题，比冷运转的效果更好；提高了发动机起动过程点火可靠性。

附图说明

图1是本申请基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法的一优选实施方式的增压放油阀安装位置示意图。

图2是本申请的采用大油量快速填充的供油规律示意图。

图3是本申请与现有技术的通过冷运转方式下的供油一致性对比示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请第一方面提供了一种基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性方法，包括：

将所述增压放油阀在所述增压放油装置内位置设置为低于所述燃油总管的最底端；

确定开式喷嘴与所述燃油总管的总容积；

设定快速供油的起始点及终止点；

根据所述的起始点及终止点的时间间隔以及所述总容积确定供油量，形成供油控制规律。

需要说明的是，开式喷嘴的设计需要安装增压放油阀，起到供油时增压，停车时放油的目的。增压放油阀在发动机上的布置见图1，但漏油口及增压放油阀一般设置在上方，供油口设置在底端，此管路可等效为U形管，但是如果增压放油阀位置不在供油管路的最低端，那么就不能排净燃油总管中的余油，该余油量会随停车/冷运转历程不同、大气条件不同、停车时间间隔不同而变化。因此，现有方案下，无论采用何种点火供油规律，均不能保证不同使用条件下点火供油的一致性，给主燃烧室可靠点火带来很大困难。

现有的解决措施为，发动机每次开车前进行冷运转，利用冷运转时风扇和压气机产生的压力，将燃油总管和喷嘴中的余油吹除，但带来了使用成本高、效率低、维护性差等问题。

本发明通过调整增压放油阀位置至供油管路的最低点，停车过程中利用燃油自重和燃烧室内的空气余压排除管路和喷嘴中的燃油，调整后的增压放油阀安装位置示意图见图1，其中，增压放油阀R23的位置被设置为低于供油管路与燃油总管的最底端，供油管路是指供油口至燃油总管之间的管路。

为保证供油阶段的一致性，还需采取的措施包括准确计算需要填充的燃油总管(含喷嘴)的总容积、采用大油量快速填充燃油总管，以及针对性的制定起动阶段供油计量准确性出厂检查标准等。燃油总管容积通常应包含增压放油阀位置后的所有管路，计算得到某发动机管路容积为1.3L，从而保证填充容积的准确性；根据核心机的点火表现，整理出可靠点火的供油曲线，对点火阶段供油要求进一步细化，对量值做出严格规定，保证供油的一致性，根据实际供油表现，重新设计供油规律，重新设计的大油量快速填充的供油规律见图2，提高填充速率之后，填充时间大大缩短。

需要说明的是，图2中，虚线表示提高流量前的供油规律，实线表示本申请的提高流量后的供油控制规律，其中，横坐标为高压转速n2r，纵坐标表示燃油流量，其中，在所述快速供油的起始点选取为高压转速最大值的12％-14％中的任一值，所述快速供油的终止点选取为高压转速最大值的16％-18％中的任一值，在一个可选实施方式中，例如所述快速供油的起始点选取为高压转速最大值的12.5％，或者13％，或者13.5％，所述快速供油的终止点选取为高压转速最大值的16.5％，在高压转速由最大值的13.5％到16.5％的增长时间内，需要完成1.3L的供油量，由此确定图2中供油量纵坐标的最高值，以该值供油至转速提升最大值的16.5％，之后降至正常燃烧时的供油量，按照燃油燃烧时的控制规律进行供油。

通过验证，采取上述调整增压放油阀位置至供油管最低部、准确计量燃油总管(含喷嘴)的总容积、采用大油量快速填充燃油总管等措施后，可以取消冷运转，该方法与不调整增压放油阀位置而冷运转的方法相比，余油排除的更干净，效果要好，点火阶段的供油一致性更好，最为重要的是点火的可靠性也得到了保证。两种方式下，点火阶段的供油曲线对比见图3。通过图3可以看出，本申请提供的加放油阀-不冷运转的方式下的两次试验的曲线重叠度较高，而两条虚线所表示的现有技术的无加放油阀-冷运转的方式下的两次试验曲线重叠度较低，表明了本申请提供的技术方案具有较高的供油一致性，图3中，pf为供油压差，是试验阶段获取的反映供应量wf的一个参数。

本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的基于开式喷嘴的发动机点火阶段供油一致性装置，包括：

将与所述增压放油阀的供油口设置在所述增压放油阀的底端；以及设置有点火阶段供油系统，所述点火阶段供油系统包括：

总容积确定模块，用于确定开式喷嘴与所述燃油总管的总容积；

快速供油阶段设定模块，用于设定快速供油的起始点及终止点；

快速供油量值确定模块，用于根据所述的起始点及终止点的时间间隔以及所述总容积确定供油量，形成供油控制规律。

在一些可选实施方式中，所述快速供油的起始点选取为高压转速最大值的12％-14％中的任一值，所述快速供油的终止点选取为高压转速最大值的16％-18％中的任一值。

在一些可选实施方式中，所述供油控制规律还包括在快速供油的终止点之后按照燃烧时的供油规律进行供油。

本申请取消了冷运转，消除了冷运转带来的使用成本高、效率低、维护性差等问题，节约了成本，提高了发动机使用效率；解决了开式喷嘴发动机余油导致的点火阶段供油不一致的问题，比冷运转的效果更好；提高了发动机起动过程点火可靠性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。