[發(fā)明專利]航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方法、系統(tǒng)以及航空發(fā)動機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710912852.1
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN109595079A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: F02C9/26
• 分類號: F02C9/26
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 許柱山

本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方法、系統(tǒng)以及航空發(fā)動機。其中，航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方法根據(jù)本發(fā)明提供的供油公式進行油氣比控制，增加了壓氣機后總壓P₃作為過渡態(tài)燃油控制參數(shù)，同時給出了增加控制參數(shù)的油氣比控制規(guī)律，提高控制的準確性，有效地解決了實際油氣比高于控制油氣比問題，避免產(chǎn)生失速或喘振問題的發(fā)生，提高了航空發(fā)動機過渡態(tài)工作過程的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方法、系統(tǒng)以及航空發(fā)動機。

背景技術(shù)

在航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域中，過渡態(tài)是指當航空發(fā)動機由靜止狀態(tài)起動到慢車狀態(tài)或者由慢車及慢車以上一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)的過程，為保證航空發(fā)動機維持在某個狀態(tài)或者由一個狀態(tài)過渡到另一個狀態(tài)，需要對燃油供給量進行實時調(diào)節(jié)，航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方式是按油氣比控制。

壓氣機后空氣流量W₃可表示為下式：

其中：K—常數(shù)；P₃—壓氣機后總壓；T₃—壓氣機后總溫度；

A—壓氣機后截面面積；Ma-馬赫數(shù)；q(Ma)-流量函數(shù)。

由于壓氣機后靜壓P_S3測量方便，因此一般將壓氣機后靜壓P_S3作為控制變量，這樣(1)式轉(zhuǎn)化為：

如果發(fā)動機在每個轉(zhuǎn)速下工作點不變，則馬赫數(shù)可認為不變，T₃近似于壓氣機后靜壓Ps3的函數(shù)，因此，壓氣機后靜壓Ps3是W₃的單值函數(shù)，可以代表壓氣機出口的空氣流量W₃。

考慮按發(fā)動機進口溫度和壓力換算，按油氣比控制方式表示為下式：

其中:W_f-燃油流量；T₂-發(fā)動機進口溫度；—高壓壓氣機換算轉(zhuǎn)速，為在實驗狀態(tài)下馬赫數(shù)近似不變的情況下測得的供油規(guī)律函數(shù)。

此供油方式能保證發(fā)動機在任何飛行條件下，油氣比隨高壓壓氣機換算轉(zhuǎn)速按給定的規(guī)律變化。

如圖1所示，當發(fā)動機正常加速時，在某一轉(zhuǎn)速下相對于穩(wěn)態(tài)工作點A正常加速到工作點B，發(fā)動機按該點壓力P_3B、空氣流量W_3B對應(yīng)的預(yù)期油氣比供油。

但由于外界條件變化，或者發(fā)動機本身性能或控制偏差等因素影響，當發(fā)動機加速時在這個轉(zhuǎn)速下加速到工作點C，C點壓力P_3C大于P_3B，但空氣流量W_3C小于W_3B，因此按上述油氣比控制方式，C點壓力高，燃油流量增加，但空氣流量不但沒有增加反而減小，因此實際油氣比增加，渦輪前溫度升高，會加速工作點向喘振邊界移動，如果壓氣機喘振裕度不夠大，發(fā)動機容易失速甚至進喘。

產(chǎn)生這樣問題的原因是這種油氣比控制方式是近似壓氣機出口馬赫數(shù)不變，但當發(fā)動機由于某種原因偏離了原來的工作線，馬赫數(shù)會變化，壓氣機后靜壓P_S3不再是空氣流量的單值函數(shù)，因此這就會出現(xiàn)實際油氣比高于控制油氣比問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服以上技術(shù)缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方法、系統(tǒng)以及航空發(fā)動機，能夠提高航空發(fā)動機過渡態(tài)工作過程的穩(wěn)定性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機過渡態(tài)燃油控制方法，該方法根據(jù)下式進行油氣比控制：