[發明專利]一種隨高度變化的渦扇發動機預燃室點火起動方法

在審

• 申請號: 202011214776.5
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112483259A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 王娜;邵伏永;馬同玲;蔡文哲;王雨龍;何江;蔣紫春;朱青芳
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: F02C7/266
• 分類號: F02C7/266;F02C7/26;F02C9/28;F02C9/34;F02C9/44
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝

本發明公開了一種隨高度變化的渦扇發動機預燃室點火起動方法，屬于渦扇發動機點火起動技術領域。首先，起發電機帶動高壓轉子到點火轉速，通過發動機狀態信息判斷發動機是否具備點火條件再進行點火；其次，電點火系統工作，同時起動油路和主油路分別向預燃室和燃燒室供油，總供油量隨高度變化而變化，起動油路供油周期性控制且一定周期內的供油和斷油時間按高度進行調整；電點火系統工作產生電火花點預燃室內的油氣混合物，其火焰點燃燃燒室內的油氣混合物，發動機完成點火起動；當發動機轉速達到58％以上，供油調節器切斷向預燃室的供油，預燃室及電點火系統停止工作。本發明能夠實現發動機在不同高度快速、可靠起動。

技術領域

本發明涉及一種無人機用渦扇發動機高原起動時的預燃室點火控制方法，隨著高度的變化采用不同的起動供油方法，以適應我國全疆域0－5km地面起動。屬于渦扇發動機點火起動技術領域。

背景技術

影響發動機點火起動性能的因素主要包括油氣配比和起動溫度兩方面，而高原使用環境對這兩個因素都有明顯的影響，具體表現為：

高原環境下，隨著海拔高度的增加，環境大氣壓隨之下降(海平面標準大氣壓力為101.325kPa，5km高度僅為54.05kPa)，空氣密度也相應降低(海平面標準值為1.225kg/m3，5km高度僅為0.7364kg/m3)，發動機工作時進入燃燒室和預燃室的空氣質量流量減小，導致燃燒室和預燃室的余氣系數發生改變，如果供油控制規律不合適，可能會因富油造成點火困難，或出現轉速“熱懸掛”，燃燒室出口溫度急劇升高或高壓渦輪導向器葉片燒蝕等，或者預燃室點不著火，嚴重時可導致起動失敗。另一方面，隨海拔高度的升高，環境溫度顯著下降(大氣層11km高度內，每升高1km，環境溫度大約降低6.5℃)；溫度的降低導致燃油粘度增加，霧化效果變差，油霧與空氣摻混不充分，分子活化能降低，點火條件惡化，點火更加困難。

對于高原及高空點火，無人機用渦扇發動機和彈用渦扇發動機采用了兩種技術途徑：彈用渦扇發動機由于其一次性使用的特性和快速可靠起動的使用要求，多采用大能量煙火點火器和電點火裝置同時工作的方式完成起動。

無人機用小型渦噴/渦扇發動機由于其反復使用、較長壽命工作的特性，多采用起動－發電電機拖轉，電點火點燃的方式完成起動。大型渦噴/渦扇發動機則多采用起動電機拖轉或者由輔助動力裝置(APU)提供高壓空氣吹轉，電點火點燃的方式起動。高原環境下通常情況下，通過增大點火能量、輔助加溫或者汽油預燃等方式來進行解決。彈用的煙火點火器起動方式適用用一次性使用的發動機，而輔助加溫、汽油預燃等方式則增加了使用維護保障的要求。

發明內容

本發明提供了一種隨高度變化的渦扇發動機預燃室點火起動方法，通過在不同高度采用不同的起動供油方案，合理調節起動過程中的油氣配比，同時考慮主燃燒室隨溫度變化燃油霧化變差情況，適當的補充主油路供油并調整起動油路變化規律，以實現在不同高度快速、可靠起動發動機的目的。

一種隨高度變化的渦扇發動機預燃室點火起動方法，其中，發動機點火起動系統包括電點火系統、數字控制器、起動控制器、起發電機和供油調節器；

該方法實現的步驟如下：

步驟一：起動控制器控制起發電機帶動高壓轉子到點火轉速，數字控制器通過發動機轉速和狀態信息綜合判斷發動機是否具備點火條件，當數字控制器判斷發動機具備點火條件時進入下一步否則重新判斷；

步驟二：電點火系統工作，同時起動油路和主油路分別向預燃室和燃燒室供油，總供油量隨高度變化而變化，起動油路供油周期性控制且一定周期內的供油和斷油時間按高度進行調整；電點火系統工作產生電火花點預燃室內的油氣混合物，其火焰點燃燃燒室內的油氣混合物，發動機完成點火起動；

步驟三：當發動機轉速達到58％以上，供油調節器切斷向預燃室的供油，預燃室及電點火系統停止工作。