發(fā)動(dòng)機(jī)加力接通過(guò)程的實(shí)現(xiàn)

程石 宋占豐

(中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽(yáng) 110043)

發(fā)動(dòng)機(jī)加力接通過(guò)程的實(shí)現(xiàn)

程石 宋占豐

(中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽(yáng) 110043)

本文主要介紹發(fā)動(dòng)機(jī)從非加力狀態(tài)接通加力狀態(tài)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。主要闡述發(fā)動(dòng)機(jī)加力接通過(guò)程中參數(shù)的變化,及發(fā)動(dòng)機(jī)如何通過(guò)對(duì)噴口臨界面積的調(diào)節(jié),燃油流量的調(diào)節(jié)和電氣系統(tǒng)的加力點(diǎn)火過(guò)程,從而保障發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定欲度及推力。

加力接通 渦輪總膨脹比лT 油門桿

1 引言

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在渦輪出口的燃?xì)庵泻邢喈?dāng)量的氧氣,在渦輪出口進(jìn)一步向燃?xì)饬髦袊娪腿紵?可進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力,而在加力燃燒室中對(duì)渦輪后的燃?xì)膺M(jìn)行復(fù)燃的過(guò)程,就是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的加力狀態(tài)。

在加力式航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,通常是在發(fā)動(dòng)機(jī)等于或者接近最大轉(zhuǎn)速的工作條件下才能接通加力。加力接通過(guò)程是發(fā)動(dòng)機(jī)從非加力狀態(tài)到加力狀態(tài)的一個(gè)過(guò)渡態(tài)工作過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的加力燃燒室要進(jìn)行噴油點(diǎn)火,發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量與推力會(huì)產(chǎn)生急劇的變化,燃燒室之前的壓氣機(jī)部分的工作狀態(tài)同時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化,加力燃燒室中燃?xì)鉁囟鹊奶岣吲c尾噴管臨界面積的增大相協(xié)調(diào)。本文主要介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)的加力接通實(shí)現(xiàn)過(guò)程,介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)接通加力過(guò)程中電氣系統(tǒng),燃油控制系統(tǒng)和噴口調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制過(guò)程和變化。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)加力接通過(guò)程實(shí)現(xiàn)概述

發(fā)動(dòng)機(jī)加力接通過(guò)程實(shí)現(xiàn)在于根據(jù)油門桿指令和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度以及發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)器的離散指令,來(lái)實(shí)現(xiàn)加力接通過(guò)程。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃油系統(tǒng)的組成

加力燃油系統(tǒng)用于在加力狀態(tài)過(guò)程中,保證可靠接通加力、供給和調(diào)節(jié)加力燃燒室的供油量。加力燃油系統(tǒng)主要包括：加力燃油泵、噴口加力調(diào)節(jié)器、加力燃油分配器、空氣過(guò)濾減壓器、加力燃油總管、主燃油泵調(diào)節(jié)器和噴口加力調(diào)節(jié)器的油門桿操縱組件。

其中加力燃油泵的作用是供給加力燃燒室燃油和從飛機(jī)燃油系統(tǒng)中應(yīng)急放出燃油;噴口加力調(diào)節(jié)器的作用是以改變加力燃燒室的供油量和控制噴口臨界截面面積來(lái)調(diào)節(jié)加力狀態(tài);加力燃油分布器的作用是向加力燃燒室燃油總管分配燃油,并對(duì)總管預(yù)先填充燃油,保證其最小燃油流量;空氣過(guò)濾減壓器的作用是過(guò)濾從高壓壓氣機(jī)后進(jìn)入的空氣,供往主燃油泵調(diào)節(jié)器,經(jīng)減壓后進(jìn)入噴口加力調(diào)節(jié)器,調(diào)整πT值及加力燃油消耗量。加力燃油總管的作用是總管通過(guò)球面襯套從擴(kuò)壓器殼體中引出,總管連接加力燃油分布器導(dǎo)管;發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿操縱組件通過(guò)油門桿操縱組件和應(yīng)急關(guān)斷加力的電氣元件操縱燃油系統(tǒng)。

4 加力接通過(guò)程實(shí)現(xiàn)的必要條件和動(dòng)態(tài)過(guò)程

加力接通過(guò)程實(shí)現(xiàn)的必要條件為：接通加力過(guò)程中油門桿角度,接通加力過(guò)程中加力供油量,接通加力過(guò)程中尾噴口臨界截面面積的確定和加力點(diǎn)火,下面進(jìn)行具體說(shuō)明。

(1)接通加力過(guò)程中油門桿角度。只有在發(fā)動(dòng)機(jī)的油門桿角度進(jìn)入加力區(qū)域后,發(fā)動(dòng)機(jī)才能保證加力可以可靠接通。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿從非加力區(qū)域推到加力區(qū)域后,發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供油量會(huì)相應(yīng)增加。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠接通加力,發(fā)動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)控制發(fā)動(dòng)機(jī)從最小加力狀態(tài)進(jìn)入加力,然后才恢復(fù)到油門桿對(duì)應(yīng)的加力狀態(tài)位置。因此在加力接通瞬間,必須有一個(gè)給定的油門桿角度。

(2)接通加力過(guò)程中加力供油量。根據(jù)加力燃燒室所設(shè)置的加力燃油總管總數(shù)、各燃油總管的供油量的分配及供油的時(shí)間來(lái)確定加力燃燒室瞬時(shí)的供油油量。接通加力時(shí),首先起動(dòng)燃油總管充油,加力燃油起動(dòng)總管充油完成后,其向加力燃燒室的供油量為預(yù)先規(guī)定的值。起動(dòng)總管充油完成并開始向加力燃燒室供油后,其它燃油總管依次充油。

(3)接通加力過(guò)程中尾噴口臨界截面面積的確定。加力過(guò)程的尾噴口的瞬時(shí)臨界面積根據(jù)其調(diào)節(jié)規(guī)律確定,一般有保持渦輪總膨脹比不變的調(diào)節(jié)或者保證足夠的風(fēng)扇、壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度的調(diào)節(jié)等。加力過(guò)程中的接通過(guò)程非常迅速,尾噴口臨界面積的變換很難與供油量變化嚴(yán)格協(xié)調(diào),所以加力接通過(guò)程中πT不可避免的存在波動(dòng),但是在接通加力后,加力燃燒室穩(wěn)定工作后,渦輪膨脹比將恢復(fù)到接通加力前的狀態(tài)。

(4)加力點(diǎn)火。在加力接通過(guò)程中,對(duì)于將混合器后內(nèi)外涵的混合燃?xì)膺M(jìn)行點(diǎn)火的過(guò)程稱為加力點(diǎn)火,其作用是將加力燃燒室內(nèi)的混合油氣點(diǎn)燃并形成穩(wěn)定燃燒的火焰。

接通加力的動(dòng)態(tài)過(guò)程為：從非加力狀態(tài)推油門桿到加力區(qū)域位置,油門桿的移動(dòng)帶動(dòng)噴調(diào)內(nèi)液壓延遲器工作,液壓延遲器的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿的移動(dòng)轉(zhuǎn)化成噴口調(diào)節(jié)器及加力調(diào)節(jié)器的操作指令,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)加力狀態(tài)的正常轉(zhuǎn)換,與油門桿的移動(dòng)速率無(wú)關(guān)。液壓延遲器信號(hào)傳至噴口調(diào)節(jié)系統(tǒng)以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口臨界截面面積,使之與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的位置相對(duì)應(yīng)。

加力接通過(guò)程中渦輪總膨脹比лT存在波動(dòng),而在加力接通后、加力穩(wěn)定工作狀態(tài)下,лT將恢復(fù)到加力接通前的狀態(tài)值(進(jìn)入閉環(huán)調(diào)節(jié)后的лT值),此過(guò)程由лT調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。лT調(diào)節(jié)器通過(guò)對(duì)噴口臨界截面積的控制,并在進(jìn)口溫度不變的條件下保持渦輪給定的總膨脹比。

當(dāng)高壓轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí),綜合調(diào)節(jié)器中的加力控制模塊開始解除連鎖,發(fā)動(dòng)機(jī)加力控制模塊投入工作,發(fā)動(dòng)機(jī)可以進(jìn)入加力狀態(tài)。當(dāng)綜合調(diào)節(jié)器收到燃油壓力信號(hào),加力控制模塊投入工作。首先,綜合調(diào)節(jié)器發(fā)出指令給噴口加力調(diào)節(jié)器上的最小加力電磁活門,通過(guò)噴口力調(diào)節(jié)器的液壓延遲器使噴口截面積和燃油流量保持在最小加力狀態(tài),保證油門桿在加力狀態(tài)的任何位置,向加力燃燒室供入最小加力狀態(tài)所需的油量,直到加力燃燒室點(diǎn)燃,以此保證加力的順利接通;經(jīng)過(guò)延時(shí)以后,加力控制模塊發(fā)出指令給加力點(diǎn)火控制盒,加力點(diǎn)火控制盒在接到加力控制模塊的信號(hào)和燃油壓力信號(hào)器的信號(hào)后,將指令加到加力點(diǎn)火裝置上,加力點(diǎn)火裝置經(jīng)點(diǎn)火電嘴放電形成電火花點(diǎn)燃加力燃燒室中的油氣混合氣,至此,發(fā)動(dòng)機(jī)的加力實(shí)現(xiàn)接通。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)的加力接通過(guò)程的實(shí)現(xiàn)的工作原理進(jìn)行了分析和闡述,并以非加力狀態(tài)推加力狀態(tài)為例進(jìn)行了實(shí)際的描述,論述發(fā)動(dòng)機(jī)加力接通過(guò)程中電氣點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)和控制過(guò)程和噴口調(diào)節(jié)系統(tǒng)的ЛТ調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過(guò)程。對(duì)廠內(nèi)試車工程技術(shù)人員有重要的指導(dǎo)意義,也可以應(yīng)用于外場(chǎng)排故。由于知識(shí)水平有限,難免有疏漏,還請(qǐng)批評(píng)指正。

[1]《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》.西北工業(yè)大學(xué),2006.

[2]《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析》.西北工業(yè)大學(xué),2006.

[3]《某型發(fā)動(dòng)機(jī)培訓(xùn)教材》.空軍工程學(xué)院,1998.