某型主泵調(diào)節(jié)器高空加速供油檢測(cè)方法研究

王段 楊宏 黎強(qiáng) 張帆

摘要：針對(duì)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(dòng)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(shí)的控制標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法，以預(yù)防飛行時(shí)發(fā)生類似故障進(jìn)而導(dǎo)致等級(jí)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(jiǎn)稱主調(diào)）是航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心，通過感受大氣溫度壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)空氣壓力兩個(gè)參數(shù)來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量，從而保證飛機(jī)各個(gè)飛行狀態(tài)的安全、穩(wěn)定和可靠。發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)高空加速供油無法在地面進(jìn)行檢測(cè)，且無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為降低安全隱患，提升發(fā)動(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高空飛行時(shí)供油量是否符合飛行包線的要求進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)動(dòng)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(duì)零件的加工或修理精度要求極高。鑒于發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(hào)，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(dòng)機(jī)加速時(shí)，n2轉(zhuǎn)速信號(hào)由轉(zhuǎn)速測(cè)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(cè)量裝置轉(zhuǎn)換成三維凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)（溫度升高，凸輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；溫度降低，凸輪反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)），三維凸輪綜合了與n2和t1有關(guān)的信號(hào)后，以其轉(zhuǎn)動(dòng)半徑變化的方式傳給右傳動(dòng)桿的下接觸點(diǎn)，再通過右傳動(dòng)桿和頂桿送到綜合桿的下端；P2壓力信號(hào)由P2壓力測(cè)量裝置變成P2凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)（P2增大，凸輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；P2減小，凸輪反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)），P2凸輪以其轉(zhuǎn)動(dòng)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(hào)，給出信號(hào)P2f （n2，t1），即瞬時(shí)加速需油量信號(hào)，再由滑桿傳送給比較杠桿的上端，控制比較杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 溫度和轉(zhuǎn)速對(duì)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(jì)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(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)性能數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法確定不同轉(zhuǎn)速條件下發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)低7級(jí)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(dòng)機(jī)所處的溫度條件也不同。針對(duì)正在使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，研究發(fā)動(dòng)機(jī)在不同溫度下的慢車轉(zhuǎn)速，確定發(fā)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1模擬高空加速供油檢測(cè)方法研究

根據(jù)主泵調(diào)節(jié)器的工作原理，發(fā)動(dòng)機(jī)空中推油門加速，除轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度、P2空氣壓力對(duì)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(huì)對(duì)加速供油量有一定的修正作用。

鑒于此，設(shè)計(jì)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(cè)及研究。

將設(shè)計(jì)制作的專用工裝裝配至隨機(jī)選擇的30臺(tái)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(cè)，并與真空度為零時(shí)的加速供油量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖7所示。

根據(jù)模擬檢測(cè)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(shí)，抽真空會(huì)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(yàn)結(jié)果表明，P2開口膜盒對(duì)發(fā)動(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空中起動(dòng)階段的加速供油有少量正向修正作用。因此，無需針對(duì)P2開口膜盒模擬高空狀態(tài)增加加速供油特性的檢測(cè)。

3.2 高空加速供油特性檢測(cè)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(gè)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(duì)加速供油特性的控制標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢測(cè)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(yàn)、臺(tái)架試車考核結(jié)果，已完成檢測(cè)的同型號(hào)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(duì)于預(yù)防該型主泵調(diào)節(jié)器在飛行時(shí)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)

[1]周宗才，鄭鐵軍.某型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特性控制[Z].中國(guó)人民解放軍空軍裝備部外場(chǎng)部，2013.

[2]某型發(fā)動(dòng)機(jī)主燃油調(diào)節(jié)器大修指南[Z].

[3]某型發(fā)動(dòng)機(jī)地勤培訓(xùn)教材[Z].沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，2017.

[4]王段，楊宏，等.某型主燃油泵調(diào)節(jié)器加速供油規(guī)律不正常故障分析[J].航空維修與工程，2019（2）：44-47.