某发动机燃油调节器高空供油特性调整研究

2014-10-11顾雪波

教练机 2014年2期

顾雪波

（驻一一三厂军事代表室，陕西西安710077）

0 引言

根据飞机的飞行技术要求和发动机的结构，在不同的飞行条件和飞行高度下，某型涡扇发动机选用了发动机高压转子转速作为控制参数，它是通过燃油自动调节系统的燃油流量调节器和转速调节器来保证的。燃油流量调节器保证发动机油门杆置与燃油供油量相互对应，根据工作状态保证必要的燃油流量，并根据发动机进气的总压修正流量；转速调节器保证发动机油门杆置与高压转子转速相互对应，在飞行条件变化时，发动机的每一个工作状态都不允许高压转子的转速超过规定值。

该发动机在外场出现高空转速低于规定值的问题，为了分析该问题产生的机理，摸清燃油调节器的流量调整钉对高空供油特性的影响，本文对该型燃油调节器的三个主要流量调整钉的调节过程与高空供油特性进行了研究，根据研究结果提出调整方法，为外场使用中的调整提供理论和技术依据，延长燃油调节器在翼时间，提高发动机战备完好率。三个主要流量调整钉为：高空供油特性调整钉（以下简称24号调整钉）、节流特性流量调整钉（以下简称28号调整钉）和49号最大燃油流量调整钉（以下简称49号调整钉）。

1 调整钉工作原理

该燃油调节器在结构设计上通过3条油路（如图1所示）共同向发动机燃油总管供油，分别是流经主计量油针、最小流量活门和自动起动油针的燃油，其中，流经最小流量活门和自动起动油针的燃油流量，在发动机进入慢车后，保持恒定值，不随外界条件变化；流经主计量油针的燃油流量受油门杆角度和油针前后压差控制，而油针前后压差受高空修正器控制。燃油调节器工作原理如图2所示。

当油门杆置于最大角度时，主计量油针左移止靠在49号调整钉上，燃油调节器的供油量达到最大，当调整49号调整钉时，可以改变燃油调节器的最大供油量。

当油门杆位置不变时，主计量油针前后的压差通过28号调整钉调定位置决定。28号调整钉前压力与主计量油针前压力相等，且压差薄膜上下腔燃油压力分别为28号调整钉后压力和主计量油针后压力，由于压差薄膜下腔弹簧刚度非常小，压差薄膜上下腔燃油压力近似相等，因此28号调整钉前后压差等于主计量油针前后压差，当调整28号调整钉时，可以通过改变主油针前后压差的方法，来最终改变燃油调节器各给定油门角度的供油量。

高空修正器是带气压修正功能的压差保持器，功能是在稳态时保持主计量油针前压差恒定，并根据发动机进气总压对油针前后压差进行修正。24号调整钉为高空流量特性调整钉，主要通过针阀结构的放油来改变反馈薄膜下腔的压力。当24号调整钉进时，节流针关小节流面积，高空薄膜右腔的油压力增大，导致反馈薄膜下腔压力增大，流量摆活门开度增大，进入调节器的燃油减少，反之当24号调整钉退时，进入调节器的燃油增加。当飞行高度变化时，反馈薄膜下腔P3压力变化，带有节流喷嘴的高空薄膜会自动调节，改变节流嘴放油开度，进而控制P3压力，以达到改变流量摆活门开度的目的，并最终改变燃油调节器的供油量。

图1 燃油调节器供油油路

2 调整钉调节规律研究

考虑到28号、49号调整钉对发动机地面状态影响较大，而24号调整钉主要调节高空流量特性，因此，以下仅对24号调整钉供油规律进行计算及仿真分析。

2.1 24号调整钉位置计算分析

图2 调整钉工作原理图

根据燃油调节器设计原理，搭建高空修正器组件元件模型（见图3），通过元件模型对24号调整钉的工作位置与大气压力的关系进行计算分析得：

图3 高空修正器的压差活门计算

24号调整钉油嘴的压差计算关系见图4。

图4 分油路的油嘴上压差关系

油嘴F2保证流量Q所必需的计量型面

经过24号调整钉油路的流量与燃油调节器供油量的关系为：

计算得24号调整钉的直径

根据上述计算分析，24号调整钉锥型工作型面位置与大气压力关系参数如表1，具体工作示意见图5。

表1 24号调整钉锥型工作型面与大气压力关系参数表

2.2 24号调整钉影响高空流量仿真分析

根据燃油调节器工作原理可知，24号调整钉在高空飞行过程中主要以修补调节P3压力来保证燃油调节器的供油量，运用AMESim软件搭建Q=f（P3）的仿真模型，如图6所示。

图5 高空飞行时24号调整钉工作型面位置

图6 仿真模型

从燃油调节器工作原理及24号调整钉计算可知，高空飞行过程中，24号调整钉的节流针型面为工作型面，用于控制附件出口燃油流量，为研究该型面参数尺寸对高空供油特性曲线的影响，现将24号调整钉组件节流针型面尺寸按产品图样理论参数和模拟参数（型面尺寸相对理论值偏小）代入仿真模型，得到仿真曲线（图7）。

图7 流量仿真曲线

从图7可以看出，模拟件的Q=f（P3）曲线在中间位置出现了明显下凹现象，下凹位置对应的飞行高度约为3000m～6000m，说明装配该模拟参数的24号调整钉的附件在飞行高度为3000m～6000m时，燃油调节器出口流量较正常情况下偏小。

从上述仿真及计算可以得出，当24号调整钉型面参数发生变化时，附件高空流量特性曲线线性也相应发生变化，因此24号调整钉是影响附件高空流量的线性主要因素之一。另外，通过仿真可知，24号调整钉影响高空流量的型面位置为第1段和第2段，在地面状态时，24号调整钉工作型面位于第2段，随着高度的升高，24号调整钉工作型面逐渐移动到第1段。