-飞机发动机喘振的预防措施探析

《装备制造技术》2011年第 2期 某飞机发动机是在已有发动机基础上经过改进 研制的，其部分部件特性和参数有所变化，推力有所 增加。而其控制器（调节器）基本上还沿用已有的控 制器。由于其推力有所增加，必然燃油流量要增加， 主副油路压力也会有所增加，相应的主燃油调节器、 防喘装置等相关部件，都会偏离原来使用的工作点， 系统性能会在一定程度上变化，从而带来原防喘工 作装置工作不正常，达不到应有的防喘效果，对发动 机稳定工作非常不利。这就需要深入分析防喘装置 工作过程及性能，通过对原有防喘装置进行参数调 整、改进设计等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，使其具备良好的防喘振效果。 1 战斗机发射武器时发动机喘振采取的措施 当战斗机发射武器时，应根据当时的飞行状态和 武器种类及其在飞机的位置的不同情况，预先控制发 动机（推进系统）有关的可调机构，短时提高发动机的 喘振裕度，防止发动机的喘振、熄火和空中停车。 国内外的研究结果表明，当飞机发射武器时，发 动机可能采取的预防措施有：合理的设计武器的布 局；采取措施减少尾喷燃气射流直接进入发动机；在 进气道上安装防喘气门或给进气道喷水，降低进入 发动机的燃气温度；给燃烧室补氧；调节压气机导向 叶片和尾喷口面积；强制性地减少供油量，等等。 在上述预防措施中，减少供油量是最有效的。通 过对有关发射武器引起压气机失速喘振的试验数据 分析之后，一般认为引起压气机失速喘振的主要原 因，在于发射武器时进入发动机的空气质量、流量减 小，而供油量却几乎保持不变。这样，燃烧室中的单 位加热量就显得过大。尽管压气机进口流量减小了， 但由于燃烧室出口温度提高，仍然会造成涡轮导向 器严重堵塞。这种严重堵塞，使压气机各级气流冲角 加大，原有的级间匹配关系遭到破坏，从而导致压气 机失速喘振。减少供油量，能消除和减轻这种堵塞程 度，恢复各级的正常流通能力，因而能起到抑喘、防 喘作用。 2 飞行过程中发动机喘振采取的措施 航空发动机在使用中，由于内部原因或外来因 素的影响，压气机通道中气流受到扰动，可能引起压 气机失速和喘振等气动不稳定工作状态。发动机防 喘系统接受防喘盒发来的脉冲信号，实现脉冲式中 断和恢复发动机的主燃烧室供油，以清除发动机的 喘振状态。通过研究，可从如下方面预防喘振： 2.1 副油路节流嘴直径（压降）对主调节器的影响 防喘调节器主、副油路节流嘴的选取，应以切油 过程燃油压力的变化作为标准，选取合适的主、副油 路节流嘴直径，可以有效地降低系统的燃油压力脉 动。防喘装置切油异常的主要原因，是主、副油路节 流嘴尺寸选择不当，导致切油时燃油压力脉动，引起 燃烧室燃烧效率下降，甚至导致爆燃等现象；以及由 于燃烧品质较差，导致发动机转速下降过多，在燃油 流量不断上升的情况下，转速却在下降，可能导致发 动机富油熄火。 解决办法：选取合适的主、副油路节流嘴，降低 切油过程发动机供油量脉动，提高燃烧品质。 2.2 升压限制器投入工作点对防喘切油的影响 升压限制器和流量分配器共同工作，按给定的 飞机发动机喘振的预防措施探析 于向财，唐岩辉，方 帅 （海军飞行学院，辽宁 葫芦岛 125001） 摘 要：分析了战斗机在发射武器和飞行过程中，预防发动机喘振的具体措施，探讨了预防喘调节器各结构尺寸对发动 机防喘的影响，并给出了防喘装置改进设计的具体意见，研究了升压限制器的结构参数与系统防喘切油过程的关系。 关键词：飞机；发动机；喘振；防喘 中图分类号：V23 文献标识码：A 文章编号：1672- 545X（2011）02- 0019- 02 收稿日期：2010- 11- 12 作者简介：于向财（1979—），男，辽宁东港人，讲师，学士，研究方向为航空发动机教学与研究。 19 Equipment Manufactring Technology No.2，2011 控制规律，保持发动机主燃烧室供油量。其中升压限 制器，决定着副油路压力随时间的变化；而流量分配 器，决定着与副油路压力相应的燃烧室主副油路供 油量。 由于该发动机的最大状态供油量高于原有型号 发动机，而且发动机的最大状态副油路燃油压力升 高，而升压限制器的退出工作点仍维持不变，由于升 压限制器退出工作后加速过程由中腔层板节流器控 制，供油量增加较快，可能会导致发动机加速过程异 常，应提高升压限制器退出工作点副油路压力。 2.3 定压源不稳定对防喘切油过程的影响 在切油过程中，流量分配器活门前的压力存在 脉动，燃油泵后的压力也会随之变化。因此，定压活 门进口的压力是不断变化的，定压活门出口的压力 也会有一定的变化。因此应选择动态性能较好的定 压活门，保证切油过程中，定压油压力保持在允许的 范围内，而定压油油压在一定范围内的脉动，不影响 切油过程进行。 2.4 副油路节流嘴直径改变对主油路节流嘴影响 在主油路节流嘴大小一定时，随着副油路节流 嘴的减小，切油后油压有所升高，流量分配器前油压 也有所升高。切油前后油压变得较为接近，切油过程 将变得比较平稳，但是由于切油后油压的升高，可能 导致恢复供油时，燃油压力升高过大，我们可以通过 实验来取得主、副油路回油活门前的节流嘴直径的 合适大小，使切油过程中油压变化较为平稳。 2.5 层板节流器流量对防喘切油的影响 层板节流器的主要功用，是限制流入联锁活门 左端的燃油流量。 联锁活门的作用是：当系统一旦发生故障，使控 制活门不能在 0.15 s后回位而仍然留在最左位置，从 而使断油活门停留在切断位置，联锁活门则继续右 移，经过大约 0.5 s时，控制换向，从而保证向发动机 主燃烧室的正常供油。 3 结束语 预防喘振，是一项十分复杂的系统工程，各个部 件相互联系又相互制约，因此在研究和处置现有的 发动机喘振时，要从整体出发综合考虑，不偏不倚。 可以通过全尺寸数值计算与试验相结合，来进行系 统改进、参数调整等。在发动机改进时，不能只注重 单一性能的提升，需综合考虑每个参数和状态所受 到的影响，减试验的盲目性，节约经费，同时为后续 工作打下坚实的基础。 参考文献： [1]樊思齐，徐芸华.航空推进系统控制 [M].西安：西北工业大 学出版社，1995. [2]任新宇. X型发动机防喘系统建模与仿真[D].西安：西北工 业大学，2003. [3] [苏]聂恰耶夫.航空动力装置控制规律与特性[M]. 单凤桐， 程振海译，北京：国防工业出版社，1999. [4] Gape G，Sellier F，Romand C. "Simulation and design process of mechatronic systems". Recent Advances in Aerospace Actua- tion Systems and Components[C]. Toulouse France：2002. Prevention of Aircraft Engine Surge Measures YU Xiang- cai, TANG Yan- hui, FANG Shuai ( The Naval Flying Academy, Huludao Liaoning 125001,China ) Abstract: Analysis specific measures of firing weapons and fighters to preventing engine surge in flight , The prevention of anti- surge controller on the engine size of the structure of the impact of anti- surge and anti- surge devices are given specific advice to improve the design, study Boost limiter system structural parameters relationship with anti- surge process of the cutting oil. Key words : aircraft; engine; surge; anti- surge 20