第八章燃油系统

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1、第八章 燃油系统功用：在各种工作状态下，把燃油以适合燃烧的形式，连续不断的供给燃烧室，并满足发动机对起动、加速、减速和稳定状态下，对供油量的不同要求。组成：供油泵、燃油调节器、喷油嘴、油滤和流量传感器等。一、航空燃油特性涡喷发动机对燃油主要有如下要求：（1）热值高（2）在各种状态下，都能充分燃烧（3）对燃油系统的部件能起到一定的润滑作用，但对部件的腐蚀要小（4）结冰温度（一般在-4060C0）（5）蒸汽压（饱和蒸汽压）：高有利于燃烧，但高空飞行时燃油容易蒸发，造成损失。（6）挥发性（7）可燃极限（用可燃贫油和富油极限表示）二、燃油系统主要附件1.油泵2.油滤3.加热装置4.燃油调节器三、燃油控

2、制系统 功用：根据发动机的不同状态，将清洁的，无蒸气的，经过增压的，计量好的燃油供给燃烧室。基本类型：机械液压式、电子监控型机械液压式和全功能数字式控制系统。发动机在地面条件下工作时受到最大转速、贫油熄火、涡轮前燃气总温的最高值及压气机喘振边界的限制，如图所示。发动机在空中条件下工作时受到的限制有:高空低速时受燃烧室高空熄火的限制,这是因为高空空气稀薄，燃油雾化质量差，难以稳定燃烧。低空高速时受压气机超压限制。基本概念基本概念 为了得到最有利的发动机工作状态，最好能同时调节尽可能多的工作参数，例如转速n，涡轮前燃气总温T3，通过发动机的空气流量ma，燃烧室的余气系数等，但这要求在发动机上安装大

3、量的传感器和调节器，从而使发动机的结构和使用变得很复杂,因此，通常是尽可能将被控参数的数目减少，即只调节决定发动机工作状态的最基本的参数。(1)控制对象:被控制的技术对象称为控制对象，如发动机。(2)控制器:控制对象以外的，为完成控制任务的机构的总合称为控制器。(3)控制系统:控制对象和控制器的总合称为控制系统。(4)可控变量:能影响被控对象（发动机）的工作过程，用来改变被控变量大小的变量称为可控变量。对于涡喷发动机一般供油量mf为可控变量;对于涡桨发动机，一般供油量mf和桨叶角为可控变量。(5)被控变量:能表征被控对象（发动机）的工作状态，又能被控制的变量称为被控变量。如发动机的转速。(6)

4、干扰量:作用在被控对象或控制器上，能引起被控变量发生变化的外部作用量，如大气温度，大气压力（飞行高度，飞行马赫数），大气湿度等。(7)给定量:驾驶指令。(8)发动机控制方案:发动机控制方案是指，根据外界条件（飞行高度和速度）或驾驶指令来改变可控变量，以保证发动机的被控变量不变或按预定规律变化，从而达到控制发动机推力的目的。(9)组成:发动机的控制系统由控制装置和被控对象组成，组成控制装置的主要元件有:敏感元件，放大元件，执行元件等。(10)闭环控制:闭环控制如图所示。被控对象的输出量就是控制器的输入量;而控制器的输出量是被控对象的输入量，在结构方块图上，信号传递的途径形成一个封闭的回路，如图所

5、示。故称为闭环控制。发动机稳定工作时，发动机的转速和给定值相等，分油活门处于中立位置，控制器各部发都处于相对静止状态。当外界条件变化引起进入发动机的空气流量减少时，由于供油量未变,使T3提高，涡轮功增大，涡轮输出的功率大于压气机消耗的功率，使发动机的转速增加，这使敏感元件离心飞重的离心力变大，张角变大，其轴向力变大，大于调准弹簧力，分油活门向上移动，将分油活门两个突肩堵住的上下两条油路打开，随动活塞的上腔与 高压油路相通，下腔与回油路相通，使随动活塞向下移动，使柱塞泵的斜盘角变小，供油量减少,使转速恢复到给定值。当外界条件变化引起进入发动机的空气流量增加时，则调节过程相反。当推油门时，则通过传

6、动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，转速给定值改变，控制器相应地调节供油量，将转速调到给定值。控制器感受的不是外界的干扰量，而是直接感受发动机（被控对象）的被控参数（转速）。当被控参数有了偏离后，才被控制器感受，再进行控制，使被控参数重新恢复到给定值。由于它是按被控参数的偏离信号而工作的，故称闭环控制的工作原理为偏离原理。它的优点是控制比较准确，但控制不及时，滞后。(11)开环控制:开环控制如图所示。在这种系统中，控制器和发动机同是感受外界的干扰量，只要干扰量发生变化，控制器就相应地改变可控变量mf，以补偿干扰量对发动机所引起的被控参数n的变化，从而保持被控参数不变。故称这种控制系统的控制工作

7、原理为补偿原理。这种控制系统控制及时，滞后较小，但由于不能感受所有的干扰量，故控制不太准确。(12)复合控制:复合控制系统是开环和闭环控制的组合控制系统，其结构方块图如图所示。这种控制系统蒹有开环和闭环控制系统的优点，即控制及时(响应快)又准确(精度高)，工作稳定，但控制器的结构较复杂。三、燃油控制系统（一）（一）液压机械式发动机控制系统液压机械式发动机控制系统组成组成 液压机械式发动机控制系统由下述部分组成:低压燃油泵，加热器，主油泵，燃油滤，燃油控制器，流量传感器，燃油滑油热交换器，增压泄油活门，燃油总管，喷油嘴。参见图4-7。1、低压燃油泵低压燃油泵为离心式泵，其功用是:向发动机高压泵提

8、供所需燃油压力和流量。2、加热器热空气来自压气机，对燃油加热，其目的是防止燃油结冰。3、主油泵主油泵给燃油增压。分为柱塞泵和齿轮泵两种，它们都属于容积泵。三、燃油控制系统 4、燃油控制器燃油控制器根据发动机的工作状态和飞机的飞行状态，计量供给然烧室的燃油。5、燃油滑油热交换器加热燃油，同时冷却滑油。6、增压泄油活门(PD活门):增压活门 在供油压力大于预定值时打开（一般在慢车之前），停车时和低转速时关闭。工作时增压使燃油在预定压力下流入燃油总管，控制到副油路的燃油流量，起到分配活门的作用;泄油活门:停车时打开将燃油总管中的燃油放回到油箱。发动机工作时关闭。第四章第四章 发动机控制系统发动机控制

9、系统7、燃油滤滤燃油。由油滤，旁通活门和压差电门组成。旁通活门的功用是当油滤堵塞或油滤进出口的压差达到一定数值时打开，直接供油。压差电门的功用是当油滤堵塞或油滤进出口的压差达到一定数值时接通，警告灯亮。但发动机仍能正常工作，只是指出油滤堵塞应清洗油滤。8、燃油喷嘴雾化燃油，分为雾化型（双路离心式喷嘴）和蒸发型。三、燃油控制系统燃油控制器燃油控制器 燃油控制器的功用是:感受各种参数，按照驾驶员的要求，向燃烧室供应足够的燃油，使发动机产生需要的推力。燃油控制器由计量系统和计算系统组成。计量系统的功用是:按照驾驶员要求的推力，根据发动机的工作状态和飞机的飞行状态，在发动机的工作限制之内，依据计算系统

10、计算的流量向燃烧室供应燃油。其方法是：由压力调节活门用来感受计量活门进、出口的压力，保持压差不变，使供油量只与计量活门的流通面积有关。三、燃油控制系统计量活门进、出口的压差保持不变，改变燃油的流通面积，改变向燃烧室的供油量因为式中:qm.f燃油流量；u流量系数；A计量活门的面积；p燃油密度；p 计量活门进、出口的压差。活动套筒的位置由旋转的计量活门的操纵活门控制。计算系统的功用是:感受各种参数，在发动机所有工作阶段控制计量部分的输出。感受参数有发动机转速n，压气机出口总压P2，压气机出口总温T2，压气机进口总温T1，油门杆角度等。三、发动机控制系统（二）（二）监控型电子控制监控型电子控制 监控

11、控制是指发动机的主要功能仍由液压机械式控制器完成。如转速控制、启动、加速和减速控制等。发动机电子控制器（EEC）辅助于液压机械式控制器，其主要作用是保证精确的推力控制，便于推力管理，同时不超出发动机的安全限制。方便与飞机的接口，还具有故障诊断，参数显示，事件记录等功能。电子控制器若有故障，可退出工作，驾驶员按一下按钮即可。民航一些干线飞机和直升机采用着种型式的控制器，如JT9D-7R4、RB211-535E4、CFM56-3、CT7等发动机。图4-8是某涡扇发动机的控制图。三、发动机控制系统（三）（三）全权限数字电子控制全权限数字电子控制(FADEC/EEC)全权限（全功能）数字电子控制（FA

12、DEC）是发动机控制发展的最新水平，也是今后发展的方向。民航发动机控制越来越多采用FADEC，如PW4000，V2500，RB211-524，GE90等。图4-10是CFM56-5等发动机FADEC的系统简图。NoImage三、然油控制系统1、FADEC的优点的优点(1)提高发动机的性能，EEC的计算能力强，精度高，使发动机在整个飞行范围内 发挥最佳性能;(2)可以降低燃油消耗量;(3)减轻驾驶员的负担;(4)提高可靠性;(5)降低成本;(6)易于实施发动机和飞机控制一体化。三、燃油控制系统2、FADEC的功能的功能FADEC的功能之所以说是全功能，这是因为:在发动机控制方面 推力管理，对发动

13、机的推力进行精确的控制，提高了推力控制的精度;燃油量的控制由EEC 控制放气活门的开度和可调静子叶片的角度，以得到最佳的喘振裕度防止喘振使发动机更好地工作;涡轮间隙（TCC）控制，控制发动机不同级的引气，从而保证涡轮叶尖间隙为 最佳间隙，减少燃气泄漏，改善涡轮的效率，提高发动机的性能;对发动机的燃油和滑油进行控制;对发动机的起动点火和反推进行控制;安全保护，EEC使发动机的各主要参数不超限。三、燃油控制系统状态监控和故障检测方面 FADEC能自动检测故障，并可以采取相应的改正措施;为了保证工作可靠，FADEC采用裕度控制:EEC采用双通道或多通道工作，当一个通道有故障时，可自动转换到另一通道 重要的传感器，作动器也是有裕度的;以EPR控制发动机的推力输出，如果EEC检测到压力传感器的故障，可以自动切换到N1控制发动机的推力输出。FADEC有存储，记忆故障的功能。三、燃油控制系统数据通讯方面 EEC既可以从飞机接受信息，飞机也可接受来自EEC的信息，用于操纵、维护驾驶舱显示。采用全功能数字电子控制后仍然需要一些液压机械部件。发动机仍然需要油泵，燃油计量装置（FMU）以及作动执行机构，如GE90发动机的液压机械装置简图，见图410。NoImage三、燃油控制系统