肖連勇

【摘 要】燃油系統(tǒng)作為航空發(fā)動機(jī)試車臺重要的工藝系統(tǒng)設(shè)備，用于給在試發(fā)動機(jī)提供加壓的、可控的、連續(xù)的燃油，同時燃油系統(tǒng)還需要具有過濾、除水、除氣、調(diào)壓、流量測量、應(yīng)急供油等功能。本文主要從航空發(fā)動機(jī)是車臺燃油系統(tǒng)主要特點，發(fā)展趨勢，燃油系統(tǒng)主要功能及實現(xiàn)方法，典型的燃油系統(tǒng)設(shè)計等幾個方面來闡述，僅供同行參考。

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機(jī) 試車臺 燃油系統(tǒng) 發(fā)展趨勢

1目前國內(nèi)試車臺燃油系統(tǒng)主要特點

1.1供油壓力固定

燃油系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)燃油供油壓力跟系統(tǒng)來油壓力成線性關(guān)系。不同型號發(fā)動機(jī)、不同試驗狀態(tài)下的供油壓力范圍不盡相同，油庫為滿足不同型號發(fā)動機(jī)的供油要求，需要各自配置油罐和管線。

1.2燃油流量測量范圍窄

燃油系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)燃油流量測量使用兩個流量計，一個用于大流量測量、一個用于小流量測量。在不同發(fā)動機(jī)狀態(tài)測量燃油流量時需進(jìn)行流量計切換，無自校準(zhǔn)功能。

1.3單體設(shè)計

燃油系統(tǒng)的部件從廠家發(fā)運至施工現(xiàn)場安裝后進(jìn)行現(xiàn)場沖洗和調(diào)試，現(xiàn)場安裝和調(diào)試周期長、成本高。

1.4供油壓力受燃油消耗量影響

燃油系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)燃油供油壓力跟燃油系統(tǒng)來油壓力和燃油消耗量成反比關(guān)系。發(fā)動機(jī)大狀態(tài)工作時，為彌補流量增大引起的壓力降低，需將來油壓力增大來彌補。

1.5部分系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測

燃油系統(tǒng)的只進(jìn)行系統(tǒng)壓力監(jiān)控、流量測量，系統(tǒng)功能單一，無法對系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)自保護(hù)能力和糾錯能力不強。

2試車臺燃油系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

2.1供油壓力可調(diào)

系統(tǒng)供油壓力可調(diào)，可以在來油壓力不變得情況下將系統(tǒng)供油壓力調(diào)整至需要范圍。不同的發(fā)動機(jī)、不同試驗狀態(tài)下試車，可以使用相同的系統(tǒng)來油壓力。

2.2燃油流量測量準(zhǔn)確

采用兩個高精度、大量程流量計串聯(lián)，兩個流量計之間互為校準(zhǔn)，兩者的測量值進(jìn)行比對，差值在允許范圍內(nèi)時，將測量值處理后輸出。

2.3模塊化設(shè)計、組合

采用模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)分為幾大功能模塊，分模塊安裝調(diào)試，撬裝式組裝后，整體聯(lián)調(diào)發(fā)運?，F(xiàn)場只進(jìn)行管道安裝和動態(tài)調(diào)試，發(fā)運成本低、安裝調(diào)試周期短、成本低。

2.4電液伺服閉環(huán)調(diào)壓

采用電液伺服閉環(huán)調(diào)壓技術(shù)，可以極大的提高系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)精度和工作穩(wěn)定性，確保發(fā)動機(jī)在不同的燃油消耗狀態(tài)得到穩(wěn)定的供油壓力，消除了因供油壓力波動對發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性的影響。保證了發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)穩(wěn)定。

2.5測控一體化

燃油系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)電氣控制系統(tǒng)相連，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，保障燃油供油并自動改變發(fā)動機(jī)狀態(tài)，確保發(fā)動機(jī)和設(shè)備安全。

3燃油系統(tǒng)主要功能及實現(xiàn)方法

3.1調(diào)壓

為確保在相同來油壓力下有一定變化范圍的壓力輸出，外界需提供一個壓力穩(wěn)定、流量足夠的來油壓力源。該來油壓力源可以是油庫直接提供高壓、大流量的來油，也可以是試車臺使用燃油增壓泵將油庫的低壓供油增壓后提供。

燃油系統(tǒng)將高壓油源進(jìn)行降壓調(diào)節(jié)，可以使用壓力調(diào)節(jié)閥在主油路節(jié)流降壓，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥開度滿足不同壓力和流量下的燃油供應(yīng)；也可以使用一定容積的儲油罐，來油進(jìn)入油罐后，使用壓縮空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油壓力。

3.2除水與除氣

燃油系統(tǒng)油濾組件具有自動排水閥和自動排氣閥，去除水分和空氣對流量測量的影響，提供了測量精度。

3.3流量測量

燃油系統(tǒng)串聯(lián)安裝兩個高精度且測量范圍寬的雙轉(zhuǎn)子渦輪流量計用于燃油流量測量，該流量計具有雙反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，可以使渦流效應(yīng)最小化，測量精度高。

3.4應(yīng)急供油

使用壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)壓的系統(tǒng)，在閥前設(shè)置一定容積的儲油罐，罐體預(yù)充裝一定壓力和體積的氣體，系統(tǒng)工作出現(xiàn)壓力波動時，儲油罐內(nèi)壓力對來油進(jìn)行自適應(yīng)性補償；來油壓力異常時可以進(jìn)行系統(tǒng)補油和系統(tǒng)報警，確保系統(tǒng)來油異常時，使用儲油罐內(nèi)的剩余燃油達(dá)到降低狀態(tài)、安全停車的目的。

使用儲油罐調(diào)壓的系統(tǒng)，根據(jù)液位傳感器的輸出和液位控制的設(shè)定邏輯，在液位低時進(jìn)行系統(tǒng)報警并降低發(fā)動機(jī)狀態(tài)，確保無系統(tǒng)來油時，使用儲油罐內(nèi)的剩余燃油達(dá)到降低狀態(tài)、安全停車的目的。

3.5狀態(tài)監(jiān)測

燃油系統(tǒng)在燃油分布管道上安裝有燃油溫度傳感器和燃油壓力傳感器，用于監(jiān)測系統(tǒng)燃油的溫度、燃油來油壓力、儲油罐壓力和燃油供應(yīng)壓力。在儲油罐安裝有帶液位分級感應(yīng)功能的液位傳感器，用于實時監(jiān)測儲油罐液位和液位狀態(tài)顯示。

3.6測控一體化

燃油系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)和建筑物控制系統(tǒng)相連，系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)報警在設(shè)備控制系統(tǒng)的測控界面實時顯示，系統(tǒng)的作動控制元件與系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)節(jié)元件采用遠(yuǎn)程控制，在設(shè)備控制系統(tǒng)的測控界面可即時完成，在發(fā)動機(jī)試車過程中即可調(diào)控，無需停車等待。

燃油系統(tǒng)的溫度、來油壓力、儲油罐壓力、燃油供應(yīng)壓力和儲油罐液位等燃油系統(tǒng)信號傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)預(yù)設(shè)燃油系統(tǒng)的狀態(tài)閥值，數(shù)采系統(tǒng)控制面板按需顯示系統(tǒng)狀態(tài)和測量參數(shù)；根據(jù)預(yù)設(shè)的控制邏輯，在系統(tǒng)偏離正常狀態(tài)時，分級作動控制元件和調(diào)節(jié)元件，直至切斷燃油供應(yīng)。

4典型的燃油系統(tǒng)設(shè)計

典型的燃油系統(tǒng)由燃油調(diào)控模塊、臺架燃油模塊和連接管路組成。典型燃油系統(tǒng)主要部件如表1。

14 氣動蝶閥 V1 將燃油液位計的液位高度信號轉(zhuǎn)換為電信號后，控制閥門開度：當(dāng)油罐液位低于低液位時，閥門全開，直到液位到達(dá)高液位；當(dāng)液位高于高液位時，閥門全關(guān)，直到液位到達(dá)低液位

15 氣動蝶閥 V2 根據(jù)作動筒活塞位置，接通或斷開到發(fā)動機(jī)的燃油供應(yīng)

16 液位傳感器 FS1 感受應(yīng)急油罐內(nèi)的液位高度，并將液位高度轉(zhuǎn)換為電信號，控制系統(tǒng)元件動作：

超低液位（1）-電氣測控系統(tǒng)報警，提示立即停車；

低液位（2）-電氣測控系統(tǒng)全部打開氣動蝶閥；

高液位（3）-電氣測控系統(tǒng)全部關(guān)閉氣動蝶閥；

超高液位（4）-電氣測控系統(tǒng)停止變流量增壓泵工作

17 儲油油罐 FT1 用于存儲一定量的燃油，當(dāng)燃油到達(dá)超低液位時，油罐內(nèi)的燃油能夠保證發(fā)動機(jī)在慢車?yán)鋮s后，正常停車

18 流量計 FM1、FM2

19 調(diào)壓閥 PR1 將壓縮空氣調(diào)整到設(shè)定壓力

20 壓力傳感器 PT1 感受燃油罐后的燃油壓力，并將燃油壓力傳輸?shù)诫姎鉁y控系統(tǒng)

21 壓力傳感器 PT2 感受發(fā)動機(jī)進(jìn)口的燃油壓力，并將燃油壓力傳輸?shù)诫姎鉁y控系統(tǒng)

22 溫度傳感器 TS1 感受燃油罐后的燃油溫度，并將燃油溫度傳輸?shù)诫姎鉁y控系統(tǒng)

23 泄壓閥 PRV1 當(dāng)閥門下游的燃油壓力高于上游壓力時，泄放閥門下游的壓力

24 泄壓閥 PRV2 泄放變流量增壓泵后的燃油，為儲油油罐提供穩(wěn)定的燃油

25 空氣消音器 FS1、FS2 減小空氣排放到大氣時的噪音

26 電磁閥 SV1、SV2 控制閥門位置

27 作動筒 LS1 根據(jù)電磁閥的位置，控制閥門V1接通與關(guān)閉

4.1調(diào)壓

通過調(diào)節(jié)空氣調(diào)壓閥的壓力，改變儲油油罐的燃油壓力，進(jìn)而改變?nèi)加拖到y(tǒng)的供油壓力。

4.2流量測量

系統(tǒng)配置兩個高精度燃油流量計。兩個流量計互為校準(zhǔn)，當(dāng)兩者之間的差值大于設(shè)定誤差后，會給電氣測控系統(tǒng)提供報警信號。

4.3模塊化設(shè)計

燃油調(diào)控模塊位于燃油間內(nèi)，主要部件有燃油增壓泵、油濾、儲油油罐、流量計、壓縮空氣調(diào)壓閥等。臺架燃油模塊位于試車間推力臺架上，主要部件有燃油氣動閥門、電磁閥和泄壓閥。燃油調(diào)控模塊在系統(tǒng)供應(yīng)商車間內(nèi)前已經(jīng)整體組裝在一個撬裝體上，臺架燃油模塊在系統(tǒng)供應(yīng)商車間內(nèi)已經(jīng)組裝成一個整體，連接管道根據(jù)施工圖紙進(jìn)行預(yù)加工。

在模塊發(fā)運前，系統(tǒng)供應(yīng)商對模塊預(yù)調(diào)試完成，確保模塊功能正常、所有參數(shù)均符合設(shè)計要求。模塊在整體發(fā)運到試車臺施工現(xiàn)場后，按照施工圖紙進(jìn)行定位、與外部管道連接。對設(shè)備進(jìn)行簡單的調(diào)試和檢查，即可完成設(shè)備的交付驗收，大大節(jié)省了系統(tǒng)的安裝和調(diào)試周期。

4.4應(yīng)急供油

儲油油罐具有一定的容積。當(dāng)油罐內(nèi)的液位處于超低液位時，油罐內(nèi)剩余的燃油仍然可以保證發(fā)動機(jī)安全停車。

4.5狀態(tài)監(jiān)測

系統(tǒng)使用壓力報警傳感器對重要部位的燃油壓力進(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)控。當(dāng)燃油壓力范圍超出設(shè)定值時，傳感器會向電氣測控系統(tǒng)提供報警信號。

4.6測控一體化

燃油系統(tǒng)配置了大量的傳感器，用于系統(tǒng)參數(shù)采集。系統(tǒng)對燃油系統(tǒng)儲油油罐后的壓力、發(fā)動機(jī)進(jìn)口處的壓力、儲油罐后的燃油溫度等進(jìn)行了采集，并可以實時調(diào)節(jié)儲油油罐的供氣壓力。系統(tǒng)對儲油油罐的液位進(jìn)行實時監(jiān)測，并根據(jù)油罐的液位變化，控制油罐上游的閥門開度，進(jìn)而控制油罐內(nèi)的液位高度。