航空发动机试车台燃油系统发展趋势

肖连勇

【摘 要】燃油系统作为航空发动机试车台重要的工艺系统设备，用于给在试发动机提供加压的、可控的、连续的燃油，同时燃油系统还需要具有过滤、除水、除气、调压、流量测量、应急供油等功能。本文主要从航空发动机是车台燃油系统主要特点，发展趋势，燃油系统主要功能及实现方法，典型的燃油系统设计等几个方面来阐述，仅供同行参考。

【关键词】航空发动机 试车台 燃油系统 发展趋势

1目前国内试车台燃油系统主要特点

1.1供油压力固定

燃油系统的发动机燃油供油压力跟系统来油压力成线性关系。不同型号发动机、不同试验状态下的供油压力范围不尽相同，油库为满足不同型号发动机的供油要求，需要各自配置油罐和管线。

1.2燃油流量测量范围窄

燃油系统的发动机燃油流量测量使用两个流量计，一个用于大流量测量、一个用于小流量测量。在不同发动机状态测量燃油流量时需进行流量计切换，无自校准功能。

1.3单体设计

燃油系统的部件从厂家发运至施工现场安装后进行现场冲洗和调试，现场安装和调试周期长、成本高。

1.4供油压力受燃油消耗量影响

燃油系统的发动机燃油供油压力跟燃油系统来油压力和燃油消耗量成反比关系。发动机大状态工作时，为弥补流量增大引起的压力降低，需将来油压力增大来弥补。

1.5部分系统状态监测

燃油系统的只进行系统压力监控、流量测量，系统功能单一，无法对系统进行控制和调节，系统自保护能力和纠错能力不强。

2试车台燃油系统的发展趋势

2.1供油压力可调

系统供油压力可调，可以在来油压力不变得情况下将系统供油压力调整至需要范围。不同的发动机、不同试验状态下试车，可以使用相同的系统来油压力。

2.2燃油流量测量准确

采用两个高精度、大量程流量计串联，两个流量计之间互为校准，两者的测量值进行比对，差值在允许范围内时，将测量值处理后输出。

2.3模块化设计、组合

采用模块化设计，将系统分为几大功能模块，分模块安装调试，撬装式组装后，整体联调发运。现场只进行管道安装和动态调试，发运成本低、安装调试周期短、成本低。

2.4电液伺服闭环调压

采用电液伺服闭环调压技术，可以极大的提高系统压力调节精度和工作稳定性，确保发动机在不同的燃油消耗状态得到稳定的供油压力，消除了因供油压力波动对发动机工作稳定性的影响。保证了发动机工作状态稳定。

2.5测控一体化

燃油系统和发动机电气控制系统相连，当出现系统故障时，保障燃油供油并自动改变发动机状态，确保发动机和设备安全。

3燃油系统主要功能及实现方法

3.1调压

为确保在相同来油压力下有一定变化范围的压力输出，外界需提供一个压力稳定、流量足够的来油压力源。该来油压力源可以是油库直接提供高压、大流量的来油，也可以是试车台使用燃油增压泵将油库的低压供油增压后提供。

燃油系统将高压油源进行降压调节，可以使用压力调节阀在主油路节流降压，通过调节压力调节阀开度满足不同压力和流量下的燃油供应；也可以使用一定容积的储油罐，来油进入油罐后，使用压缩空气调节系统供油压力。

3.2除水与除气

燃油系统油滤组件具有自动排水阀和自动排气阀，去除水分和空气对流量测量的影响，提供了测量精度。

3.3流量测量

燃油系统串联安装两个高精度且测量范围宽的双转子涡轮流量计用于燃油流量测量，该流量计具有双反向旋转转子，可以使涡流效应最小化，测量精度高。

3.4应急供油

使用压力调节阀调压的系统，在阀前设置一定容积的储油罐，罐体预充装一定压力和体积的气体，系统工作出现压力波动时，储油罐内压力对来油进行自适应性补偿；来油压力异常时可以进行系统补油和系统报警，确保系统来油异常时，使用储油罐内的剩余燃油达到降低状态、安全停车的目的。

使用储油罐调压的系统，根据液位传感器的输出和液位控制的设定逻辑，在液位低时进行系统报警并降低发动机状态，确保无系统来油时，使用储油罐内的剩余燃油达到降低状态、安全停车的目的。

3.5状态监测

燃油系统在燃油分布管道上安装有燃油温度传感器和燃油压力传感器，用于监测系统燃油的温度、燃油来油压力、储油罐压力和燃油供应压力。在储油罐安装有带液位分级感应功能的液位传感器，用于实时监测储油罐液位和液位状态显示。

3.6测控一体化

燃油系统与设备控制系统和建筑物控制系统相连，系统状态参数、状态报警在设备控制系统的测控界面实时显示，系统的作动控制元件与系统状态调节元件采用远程控制，在设备控制系统的测控界面可即时完成，在发动机试车过程中即可调控，无需停车等待。

燃油系统的温度、来油压力、储油罐压力、燃油供应压力和储油罐液位等燃油系统信号传输至数据采集系统。根据预设燃油系统的状态阀值，数采系统控制面板按需显示系统状态和测量参数；根据预设的控制逻辑，在系统偏离正常状态时，分级作动控制元件和调节元件，直至切断燃油供应。

4典型的燃油系统设计

典型的燃油系统由燃油调控模块、台架燃油模块和连接管路组成。典型燃油系统主要部件如表1。

14 气动蝶阀 V1 将燃油液位计的液位高度信号转换为电信号后，控制阀门开度：当油罐液位低于低液位时，阀门全开，直到液位到达高液位；当液位高于高液位时，阀门全关，直到液位到达低液位

15 气动蝶阀 V2 根据作动筒活塞位置，接通或断开到发动机的燃油供应

16 液位传感器 FS1 感受应急油罐内的液位高度，并将液位高度转换为电信号，控制系统元件动作：

超低液位（1）-电气测控系统报警，提示立即停车；

低液位（2）-电气测控系统全部打开气动蝶阀；

高液位（3）-电气测控系统全部关闭气动蝶阀；

超高液位（4）-电气测控系统停止变流量增压泵工作

17 储油油罐 FT1 用于存储一定量的燃油，当燃油到达超低液位时，油罐内的燃油能够保证发动机在慢车冷却后，正常停车

18 流量计 FM1、FM2

19 调压阀 PR1 将压缩空气调整到设定压力

20 压力传感器 PT1 感受燃油罐后的燃油压力，并将燃油压力传输到电气测控系统

21 压力传感器 PT2 感受发动机进口的燃油压力，并将燃油压力传输到电气测控系统

22 温度传感器 TS1 感受燃油罐后的燃油温度，并将燃油温度传输到电气测控系统

23 泄压阀 PRV1 当阀门下游的燃油压力高于上游压力时，泄放阀门下游的压力

24 泄压阀 PRV2 泄放变流量增压泵后的燃油，为储油油罐提供稳定的燃油

25 空气消音器 FS1、FS2 减小空气排放到大气时的噪音

26 电磁阀 SV1、SV2 控制阀门位置

27 作动筒 LS1 根据电磁阀的位置，控制阀门V1接通与关闭

4.1调压

通过调节空气调压阀的压力，改变储油油罐的燃油压力，进而改变燃油系统的供油压力。

4.2流量测量

系统配置两个高精度燃油流量计。两个流量计互为校准，当两者之间的差值大于设定误差后，会给电气测控系统提供报警信号。

4.3模块化设计

燃油调控模块位于燃油间内，主要部件有燃油增压泵、油滤、储油油罐、流量计、压缩空气调压阀等。台架燃油模块位于试车间推力台架上，主要部件有燃油气动阀门、电磁阀和泄压阀。燃油调控模块在系统供应商车间内前已经整体组装在一个撬装体上，台架燃油模块在系统供应商车间内已经组装成一个整体，连接管道根据施工图纸进行预加工。

在模块发运前，系统供应商对模块预调试完成，确保模块功能正常、所有参数均符合设计要求。模块在整体发运到试车台施工现场后，按照施工图纸进行定位、与外部管道连接。对设备进行简单的调试和检查，即可完成设备的交付验收，大大节省了系统的安装和调试周期。

4.4应急供油

储油油罐具有一定的容积。当油罐内的液位处于超低液位时，油罐内剩余的燃油仍然可以保证发动机安全停车。

4.5状态监测

系统使用压力报警传感器对重要部位的燃油压力进行了状态监控。当燃油压力范围超出设定值时，传感器会向电气测控系统提供报警信号。

4.6测控一体化

燃油系统配置了大量的传感器，用于系统参数采集。系统对燃油系统储油油罐后的压力、发动机进口处的压力、储油罐后的燃油温度等进行了采集，并可以实时调节储油油罐的供气压力。系统对储油油罐的液位进行实时监测，并根据油罐的液位变化，控制油罐上游的阀门开度，进而控制油罐内的液位高度。