一种燃油分布器阻力特性试验方法与流程

allin2022-11-25  118



1.本技术属于航空发动机技术领域,特别涉及一种燃油分布器阻力特性试验方法。


背景技术:

2.热管理是先进动力飞行器的典型技术特征之一。随着飞行器附件、航电系统、液压系统等部件和分系统的散热需求不断增加,飞机利用燃油作为冷源吸收了大量的热量,这就使得燃油从飞机油箱供给发动机的过程中,温度大幅提高。发动机入口燃油温度的提高对发动机燃油附件的安全工作、滑油的降温冷却等均有十分恶劣的影响。
3.如图1所示,飞机油箱燃油通过增压泵、油滤、燃油控制器(调节器)及燃油分布器(包括主分布器和加力分布器)进入发动机,其中,燃油分布器作为燃油系统的重要部件之一,其流动阻力特性对热管理分析建模至关重要,流量与上下游压力差之间的关系即为阻力特性,表达式为:
4.式中,g为流量,f为流通面积,ρ为密度,p
up
和p
down
为上下游的压力。
5.以图1中加力分布器为例,加力分布器包括a区断油活门11、a区分配活门12和b区操纵活门13、b区断油活门14。当发动机符合接通b区和a区供油时,燃油从主分布器前方的调节器进入,b区断油活门14打开,燃油进入b区燃油总管中,当b区燃油总管中压力达到p01时,a区分配活门12开始打开,燃油进入a区燃油总管;当b区燃油总管压力达到p02时,a区分配活门12完全打开。
6.图3为a区断油活门与a区分配活门的供油结构示意图,当a区分配活门12开始打开后,腔q1的燃油压力与a区分配活门内腔q2的压力及弹簧121的弹力形成平衡,流通孔f打开到一定的开度。此时燃油流入断油活门腔q3。
7.现有的分布器阻力特性研究存在如下问题:
8.1)分布器中活门结构复杂,各活门之间相互制约,且受制造公差等因素限制,使得难以直接通过理论分析或者仿真获得准确的阻力特性;
9.2)根据流通孔f的流通面积计算公式:
10.f=(p
1-p3)
·a活门
/k
11.式中,p1为腔q1的燃油压力,p3为腔q3压力,a
活门
为活门截面积,k为弹簧刚度。
12.流通孔f的面积受来油压力p1和p3的影响,如果按照一般的阻力特性试验方法,通过变化来油压力p1从而变化来油压力差(p
1-p2)获得因为流通孔f的打开面积将同步受到影响,即活门开度影响因素和上下游压力等因素耦合变化。更进一步的,a区和b区相互影响,按照常规的做法在分布器结构一定时无法获得完整的阻力特性,造成获得的分布器阻力特性不准确,燃油系统热管理论计算偏差较大。


技术实现要素:

13.本技术的目的是提供了一种燃油分布器阻力特性试验方法,以解决或减轻背景技
术中的至少一个问题。
14.本技术的技术方案是:1、一种燃油分布器阻力特性试验方法,包括:
15.1)在燃油分布器的入口位置和出口位置设置流量、压力和温度测量装置,以此测量得到包括进口和出口位置的流量、压力和温度值,所述出口包括a区出口和b区出口;
16.2)通过试验确定a区流路中a区分配活门初始打开的进口压力和完全打开的进口压力;
17.3)据燃油分布器整体的工作范围确定分布器总入口压力的变化范围,根据发动机工作状态确定a区和b区出口被压,以及确定a区和b区出口处的喷嘴当量面积,所述a区出口处的喷嘴当量面积为多个,b区出口处的喷嘴当量面积为一个;
18.对于b区供油结构的流路阻力特性:
19.4.1)燃油由供油系统供给,供油压力为最小进口压力值至初始开度进口压力之间均匀选取多个测点;
20.4.2)b区断油活门的出口接通唯一当量面积的喷嘴;
21.4.3)调节指令,使b区操纵活门操控b区断油活门的开度完全打开;
22.4.4)在各进口压力条件下,待数据稳定后,记录各测点的温度、压力和流量值;
23.4.5)调节燃油进口压力,重复步骤4.4,得到b区断油活门的阻力特性;
24.对于a区供油结构的流路阻力特性:
25.5.1)燃油由供油系统供给,供油压力为初始打开进口压力至完全打开进口压力及完全打开进口压力至最大进口压力间均匀选取多个测点;
26.5.2)a区燃油总管接通任一当量面积的喷嘴,b区燃油总管接通唯一当量面积的喷嘴;
27.5.3)调节指令,使b区操纵活门控制b区断油活门的开度完全打开;
28.5.4)打开供油系统,按照步骤5.1选取的供油压力依次调节进口压力;
29.5.5)在各进口压力条件下,待数据稳定后,记录各测点的温度、压力和流量值。
30.5.6)调节燃油进口压力,重复步骤5.5;
31.5.7)a区断油活门后侧的其余当量面积喷嘴,重复步骤5.4~5.6并保持不同喷嘴状态下的进口压力选点一致,得到该当量面积喷嘴下的a区断油活门的流路阻力特性。
32.进一步的,所述初始打开进口压力至完全打开进口压力间选取的测点与完全打开进口压力至最大打开进口压力间选取的测点数量相同。
33.进一步的,所述最小进口压力值至初始开度进口之间均匀选取的测点数量、初始打开进口压力至完全打开进口压力间选取的测点数量及完全打开进口压力至最大打开进口压力间选取的测点数量其一均不少于5个。
34.本技术提供的燃油分布器阻力特性试验方法将分布器各区供油的初始打开和完全打开的出口压力映射到入口压力,便于试验控制,同时采用不同喷嘴面积,使得下游压力得到调节而不改变入口压力,保持活门开度不变,在不同的工作范围开展分段试验,规避其他流路影响分别获得各自完整的阻力特性,因此对于活门开度影响因素和上下游压力等因素进行解耦,最终获得准确的燃油分布器阻力特性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案,下面将对附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
36.图1为现有技术中的发动机燃油系统示意图。
37.图2为现有技术中的燃油分布器示意图。
38.图3为图2中的燃油分布器a区供油机构示意图。
39.图4为本技术的燃油分布器试验测试示意图。
具体实施方式
40.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
41.为了解决现有技术中由于活门流通面积的影响因素和上下游压差耦合的原因,采用一般的改变入口压力不能够获得系统的阻力特性的问题,以及分布器活门采用机械过程的仿真分析准确性不足的问题,而提出一种燃油分布器阻力特性试验方法。
42.本技术提出的燃油分布器阻力特性测试方法包括如下过程或步骤:
43.1)首先在燃油分布器的入口位置和出口位置设置流量、压力和温度测量装置,以此测量得到包括进口流量gi、压力pi和温度ti,出口a区(a区断油活门11)的流量ga、压力pa和温度ta,出口b区(b区断油活门14)的流量gb、压力pb和温度tb。
44.2)通过试验确定a区流路中a区分配活门12的初始打开的进口压力p01*和完全打开的进口压力p02*。
45.3)根据燃油分布器整体的工作范围确定分布器总入口压力的变化范围,根据发动机工作状态确定a区和b区出口被压,该出口被压即a区断油活门11、b区断油活门14出口处的压力,a区断油活门11、b区断油活门14的外侧接燃油总管,燃油总管接环型喷嘴,其中,a区断油活门后侧的多个喷嘴流通当量面积和b区断油活门后侧的喷嘴流通当量面积。
46.在本技术以下实施例中,a区断油活门后侧的喷嘴数量为五个,其当量面积分别为a1、a2、a3、a4、a5,b区断油活门后侧的喷嘴当量面积为b1。
47.对于b区供油结构的流路阻力特性试验过程如下:
48.4.1)燃油由供油系统供给,供油压力为最小进口压力值至p01*之间均匀选取多个测点,例如可以选取5个测点;
49.4.2)b区断油活门14的出口接通当量面积为b1的喷嘴;
50.4.3)调节指令,使b区操纵活门13操控b区断油活门14的开度完全打开;
51.4.4)在各进口压力条件下,待数据稳定后,记录各测点的温度、压力和流量值。
52.4.5)调节燃油进口压力,重复步骤4.4,得到b区断油活门14的阻力特性;
53.对于a区供油结构的流路阻力特性试验过程如下:
54.5.1)燃油由供油系统供给,供油压力为p01*至p02*均匀选取多个测点,例如选取5个测点,p02*至最大进口压力值均匀选取多个测点,例如也选取5个测点;
55.5.2)a区燃油总管接通当量面积为a1的喷嘴,b区燃油总管接通当量面积为b1的喷嘴;
56.5.3)调节指令,使b区操纵活门13控制b区断油活门14的开度完全打开;
57.5.4)打开供油系统,按照步骤4.1选取的供油压力依次调节进口压力pi;
58.5.5)在各进口压力条件下,待数据稳定后,记录各测点的温度、压力和流量值。
59.5.6)调节燃油进口压力,重复步骤5.5;
60.5.7)a区断油活门后侧的当量面积a2、a3、a4、a5的喷嘴,重复步骤5.4~5.6并保持不同喷嘴状态下的进口压力选点一致,得到a区断油活门11的流路阻力特性。
61.本技术提供的燃油分布器阻力特性试验方法将分布器各区供油的初始打开和完全打开的出口压力映射到入口压力,便于试验控制,同时采用不同喷嘴面积,使得下游压力得到调节而不改变入口压力,保持活门开度不变,在不同的工作范围开展分段试验,规避其他流路影响分别获得各自完整的阻力特性,因此对于活门开度影响因素和上下游压力等因素进行解耦,最终获得准确的燃油分布器阻力特性。
62.以上所述,仅为本技术的具体实施方式,但本技术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技术揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此,本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征:
1.一种燃油分布器阻力特性试验方法,其特征在于,包括:1)在燃油分布器的入口位置和出口位置设置流量、压力和温度测量装置,以此测量得到包括进口和出口位置的流量、压力和温度值,所述出口包括a区出口和b区出口;2)通过试验确定a区流路中a区分配活门初始打开的进口压力和完全打开的进口压力;3)据燃油分布器整体的工作范围确定分布器总入口压力的变化范围,根据发动机工作状态确定a区和b区出口被压,以及确定a区和b区出口处的喷嘴当量面积,所述a区出口处的喷嘴当量面积为多个,b区出口处的喷嘴当量面积为一个;对于b区供油结构的流路阻力特性:4.1)燃油由供油系统供给,供油压力为最小进口压力值至初始开度进口压力之间均匀选取多个测点;4.2)b区断油活门的出口接通唯一当量面积的喷嘴;4.3)调节指令,使b区操纵活门操控b区断油活门的开度完全打开;4.4)在各进口压力条件下,待数据稳定后,记录各测点的温度、压力和流量值;4.5)调节燃油进口压力,重复步骤4.4,得到b区断油活门的阻力特性;对于a区供油结构的流路阻力特性:5.1)燃油由供油系统供给,供油压力为初始打开进口压力至完全打开进口压力及完全打开进口压力至最大进口压力间均匀选取多个测点;5.2)a区燃油总管接通任一当量面积的喷嘴,b区燃油总管接通唯一当量面积的喷嘴;5.3)调节指令,使b区操纵活门控制b区断油活门的开度完全打开;5.4)打开供油系统,按照步骤5.1选取的供油压力依次调节进口压力;5.5)在各进口压力条件下,待数据稳定后,记录各测点的温度、压力和流量值。5.6)调节燃油进口压力,重复步骤5.5;5.7)a区断油活门后侧的其余当量面积喷嘴,重复步骤5.4~5.6并保持不同喷嘴状态下的进口压力选点一致,得到该当量面积喷嘴下的a区断油活门的流路阻力特性。2.如权利要求1所述的燃油分布器阻力特性试验方法,其特征在于,所述初始打开进口压力至完全打开进口压力间选取的测点与完全打开进口压力至最大打开进口压力间选取的测点数量相同。3.如权利要求1所述的燃油分布器阻力特性试验方法,其特征在于,所述最小进口压力值至初始开度进口之间均匀选取的测点数量不少于5个。4.如权利要求1所述的燃油分布器阻力特性试验方法,其特征在于,所述初始打开进口压力至完全打开进口压力间选取的测点数量不少于5个。5.如权利要求1所述的燃油分布器阻力特性试验方法,其特征在于,所述完全打开进口压力至最大打开进口压力间选取的测点数量不少于5个。

技术总结
本申请提供了一种燃油分布器阻力特性试验方法,该燃油分布器阻力特性试验方法将分布器各区供油的初始打开和完全打开的出口压力映射到入口压力,便于试验控制,同时采用不同喷嘴面积,使得下游压力得到调节而不改变入口压力,保持活门开度不变,在不同的工作范围开展分段试验,规避其他流路影响分别获得各自完整的阻力特性,因此对于活门开度影响因素和上下游压力等因素进行解耦,最终获得准确的燃油分布器阻力特性。分布器阻力特性。分布器阻力特性。


技术研发人员:梁义强 李泳凡 赵孟 周建军 刘国朝 汤天宁 尚守堂
受保护的技术使用者:中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日:2022.04.24
技术公布日:2022/7/5
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