陳昊洋

【摘 要】燃油與控制系統(tǒng)是航空發(fā)動機(jī)的神經(jīng)系統(tǒng)，其安全可靠性對航空發(fā)動機(jī)正常工作有致命的影響。為了確?？蒲须A段航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)及科研試飛安全可靠，必須對燃油與控制系統(tǒng)進(jìn)行測試監(jiān)控，以便預(yù)先評估航空發(fā)動機(jī)燃油與控制系統(tǒng)的安全可靠性。本論文主要研究航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中燃油與控制系統(tǒng)的測試監(jiān)控技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機(jī) 整機(jī)試驗(yàn) 科研試飛 燃油與控制系統(tǒng) 測試技術(shù)

1 引言

在航空發(fā)動機(jī)研制過程中，要經(jīng)過大量整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛才能最終確定燃油與控制系統(tǒng)的性能、可靠性和操縱性。在整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中，臺面儀表僅顯示了發(fā)動機(jī)狀態(tài)和告警參數(shù)，幾乎沒有監(jiān)控顯示燃油與控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。如果不對燃油與控制系統(tǒng)進(jìn)行測試改裝，在整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中則無法預(yù)估燃油與控制系統(tǒng)的安全可靠性，也不利于燃油與控制系統(tǒng)的故障排查。為了降低整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛的風(fēng)險(xiǎn)，必須加強(qiáng)燃油與控制系統(tǒng)的全面監(jiān)控，保障試驗(yàn)安全可靠的進(jìn)行。

2 燃油與控制系統(tǒng)組成

燃油與控制系統(tǒng)主要由離心式增壓泵、低壓燃油濾、燃油調(diào)節(jié)器、電子控制器、燃滑油散熱器、超轉(zhuǎn)放油閥、各類傳感器及電纜等附件組成。

3 燃油系統(tǒng)測試

燃油系統(tǒng)由離心式增壓泵、低壓燃油濾、燃油調(diào)節(jié)器、燃滑油散熱器及超轉(zhuǎn)放油閥等附件組成，其作用是將燃油輸送到燃燒室，保證航空發(fā)動機(jī)各種工作狀態(tài)下所需的燃油。飛機(jī)或臺面儀表僅監(jiān)控燃油濾堵塞和燃油壓力低兩個發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)告警信號。因此，必須對燃油系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的測試改裝，才能全面監(jiān)控燃油系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保證試驗(yàn)安全進(jìn)行。

3.1增壓泵進(jìn)出口燃油壓力和燃油溫度的測試

燃油系統(tǒng)組成元件，尤其是燃油調(diào)節(jié)器只能在特定的進(jìn)口燃油壓力和溫度范圍內(nèi)正常工作，否則工作異常，給發(fā)動機(jī)正常工作造成一定的影響。通過對增壓泵進(jìn)出口燃油壓力和溫度進(jìn)行測試監(jiān)控，可以避免燃油系統(tǒng)在燃油壓力和溫度規(guī)定值外工作，如圖1所示。燃油壓力開關(guān)雖然具有燃油壓力低告警功能，但是不能對燃油壓力數(shù)值進(jìn)行監(jiān)控。通過在燃油壓力開關(guān)和燃油管路連接處增加一個三通的管接頭，既不影響燃油壓力低告警功能，又可以監(jiān)控燃油壓力的實(shí)際值。在試驗(yàn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)增壓泵后燃油壓力數(shù)值異常，便提醒操作員降低飛行高度或者打開飛機(jī)油箱增壓泵，避免造成不必要的損失。

3.2計(jì)量燃油流量和計(jì)量燃油壓力的測試

燃油系統(tǒng)首要的任務(wù)就是保證航空發(fā)動機(jī)各種工作狀態(tài)下的燃油需求，燃油調(diào)節(jié)器便是完成該任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電子控制器根據(jù)發(fā)動機(jī)狀態(tài)輸出計(jì)量油針給定信號至泵調(diào)節(jié)器，泵調(diào)節(jié)器接收到信號后輸出相應(yīng)的燃油，并將計(jì)量油針反饋信號傳輸給電子控制器。泵調(diào)節(jié)器理論供油流量和實(shí)際供油流量有一定的誤差，誤差超出一定范圍時就會影響發(fā)動機(jī)正常工作。通過對泵調(diào)節(jié)器出口對計(jì)量燃油流量和燃油壓力進(jìn)行測試監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)泵調(diào)節(jié)器實(shí)際供油流量和理論供油流量的對比分析，實(shí)時監(jiān)控泵調(diào)節(jié)器的工作特性。當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)超轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，電子控制器控制超轉(zhuǎn)放油閥按照既定規(guī)律工作，可以避免飛機(jī)因發(fā)動機(jī)超轉(zhuǎn)停車而失去動力。在超轉(zhuǎn)放油閥出口測試監(jiān)控燃油特性，不但可以監(jiān)控超轉(zhuǎn)放油閥的工作狀況，也可以監(jiān)控發(fā)動機(jī)噴嘴前的燃油壓力。

4控制系統(tǒng)測試

控制系統(tǒng)集信號采集與處理、故障診斷與對策、控制方法與控制規(guī)律于一體，主要由傳感器、電纜和電子控制器等組成，其中電子控制器軟件和硬件結(jié)合在一起成為控制系統(tǒng)的核心部件。

在正常使用過程，電子控制器將發(fā)動機(jī)狀態(tài)參數(shù)和控制系統(tǒng)故障告警信號輸送至臺面儀表，但是傳感器和電子控制器的工作特性無法監(jiān)控。為了在整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛時，實(shí)時掌握控制系統(tǒng)工作狀態(tài)，便于故障的排查和分析，可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行測試改裝，具體如圖2所示。在電子控制器方案設(shè)計(jì)時，便充分考慮了整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛測試改裝的需要，對其通訊端口進(jìn)行了余度設(shè)計(jì)。

在發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)時，電子控制器和監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時監(jiān)控發(fā)動機(jī)及控制系統(tǒng)工作狀態(tài)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)能實(shí)時顯示信號參數(shù)及試驗(yàn)曲線、開關(guān)量狀態(tài)、故障告警信息等，還具有數(shù)據(jù)存儲功能，具體如圖3所示。

在科研試飛時，電子控制器可以和飛機(jī)遙測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但是飛機(jī)遙測系統(tǒng)只能將少量關(guān)鍵信息傳輸至地面監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)及控制系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控。通過將整機(jī)試驗(yàn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊接口處安裝一個控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄儀，可以詳細(xì)記錄存儲試驗(yàn)過程燃油與控制系統(tǒng)的信息，以便進(jìn)行曲線回放和分析，也為燃油與控制系統(tǒng)安全性評估及故障排查提供依據(jù)。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

燃油與控制系統(tǒng)隨發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)起動失敗現(xiàn)象。經(jīng)過對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)燃油與控制系統(tǒng)實(shí)際供油流量比理論供油流量低，引起發(fā)動機(jī)起動失敗，如圖4所示。

燃油與控制系統(tǒng)隨發(fā)動機(jī)裝飛機(jī)科研試飛時，控制系統(tǒng)向飛機(jī)座艙儀表輸出導(dǎo)葉電磁閥故障。通過分析控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄儀存儲的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)因?qū)~給定信號和反饋信號偏差超出規(guī)定值，引起控制系統(tǒng)報(bào)導(dǎo)葉電磁閥故障。

6 結(jié)語

通過對航空發(fā)動機(jī)燃油與控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測試監(jiān)控，可以全面掌控在航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗(yàn)和科研試飛中燃油與控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，也能預(yù)先評估燃油與控制系統(tǒng)的安全可靠性，保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。測試監(jiān)控存儲的數(shù)據(jù)也為燃油與控制系統(tǒng)的故障排查和分析提供了依據(jù)，保障航空發(fā)動機(jī)燃油與控制系統(tǒng)研制工作順利開展。

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