一种航空发动机慢车稳定工作控制方法与流程

1.本技术属于航空发动机设计领域，特别涉及一种航空发动机慢车稳定工作控制方法。


背景技术：

2.航空发动机控制系统主要分为机械液压控制系统、模拟式控制系统、全权限数字电子控制系统等，带机械液压备份的全权限数字电子控制系统主要是在全权限数字电子控制系统基础上增加备份控制余度，当全权限数字电子控制系统发生故障后，机械液压备份系统用于保障飞机安全返航等基本任务需求。
3.现有技术方案中，发动机机械液压备份系统控制较为单一，仅控制交付过程稳态慢车转速，一般是在发动机交付过程对其转速范围进行规定，只能够保证在一定的使用时间范围内不发生变化，未考虑机械系统衰减特性、受环境温度影响特性、飞机进气道总压损失影响、主泵加速油与稳态油之间干扰等因素，无法匹配飞机的装机特性，无法兼顾考虑其他干扰因素的影响，会导致随着使用时间增加，备份慢车转速无法稳定工作，直至降转停车。
4.因此如何保证备份慢车转速的稳定工作是一个需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供了一种航空发动机慢车稳定工作控制方法，以解决现有技术中随着使用时间增加，备份慢车转速无法稳定工作的问题。
6.本技术的技术方案是：一种航空发动机慢车稳定工作控制方法，包括：
7.分别获取备份慢车状态稳态工作需油量变化量、备份慢车控制衰减量、备份加速供油控制衰减量、不同燃油温度下主泵加速供油偏差量、加速供油量影响稳态转速时的临界值、进气道对加速供油的影响量和慢车需油量分散度，计算得到发动机加速供油相比稳态供油的偏差量；
8.将加速供油相比稳态供油的偏差量折算至加速性能要求，进一步得到半程加速时间与大气温度的关系曲线；
9.根据半程加速时间与大气温度的关系曲线确定半程加速时间的上下限要求，根据加速时间的上下限要求确定出厂要求，进行备份慢车转速检查、设置备份加速时间要求，作为外场要求，根据出厂要求和外场要求进行备份慢车稳定工作控制。
10.优选地，通过长试发动机以及使用到寿发动机出厂及到寿返厂录取慢车油量wfr，经数据统计评估得到备份慢车状态稳态工作需油量变化量；
11.通过统计主泵长试数据或者随发动机长试或到寿返厂开展主泵附件试验器性能录取对比出厂数据，获取备份慢车控制衰减量；
12.通过对主泵长试数据或者随发动机长试或到寿返厂开展主泵附件试验器性能录取对比出厂数据，统计主泵加速供油控制衰减量值，得到备份加速供油控制衰减量；
13.在主泵试验器上结合主泵不同燃油温度开展试验验证，获得不同燃油温度下主泵加速供油偏量；
14.开展主泵试验器试验验证，通过逐步降低主泵加速供油量并进行性能录取，获得加速供油影响稳态转速控制时的临界值；
15.通过对比出厂时(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量和装机后(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量差值，得到进气道对加速供油的影响量；
16.通过对不同发动机慢车稳态需油量分散度进行评价，获得慢车需油分散度。
17.优选地，在得道发动机加速供油相比稳态供油的偏差量后，将发动机出厂加速性检查数据修正至标准大气条件后进行统计，得到半程加速时间与加速油相对增加量的对应关系，经最小二乘法数据拟合后，得到半程加速时间与大气温度的关系曲线。
18.优选地，在得道发动机加速供油相比稳态供油的偏差量后，通过在一设定大气温度下开展不同加速供油系数的加速性验证，获取不同加速油相对增加量；针对不同加速油相对增加量，通过无异常情况下的发动机装机条件下的预留范围，分别确定不同加速供油加速系数下的加速上限；通过分别统计不同大气温度下的半程加速时间，得到半程加速时间与大气温度的关系曲线。
19.本技术的一种航空发动机慢车稳定工作控制方法，通过分别获取备份慢车状态稳态工作需油量变化量、备份慢车控制衰减量、备份加速供油控制衰减量、不同燃油温度下主泵加速供油偏差量、加速供油量影响稳态转速时的临界值、进气道对加速供油的影响量和慢车需油量分散度，计算得到发动机加速供油相比稳态供油的偏差量，并进一步得到半程加速时间与大气温度的关系曲线；根据半程加速时间与大气温度的关系曲线确定内外场要求。利用工程方法实现了兼容产品能力的设计；考虑了机械系统衰减特性、受环境温度影响特性、飞机进气道总压损失影响、主泵加速油与稳态油之间干扰等因素的影响，避免了发动机机械液压备份系统控制单一的现状，实现全寿命期可靠工作。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
21.图1为本技术整体流程示意图；
22.图2为本技术不同发动机慢车稳态燃油流量分布示意图；
23.图3为本技术不同发动机加速油相对增加量与半程加速的关系示意图；
24.图4为本技术大气温度与半程加速的关系示意图。
具体实施方式
25.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
26.一种航空发动机慢车稳定工作控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
27.步骤s100，分别获取备份慢车状态稳态工作需油量变化量、备份慢车控制衰减量、备份加速供油控制衰减量、不同燃油温度下主泵加速供油偏差量、加速供油量影响稳态转速时的临界值、进气道对加速供油的影响量和慢车需油量分散度，计算得到发动机加速供
油相比稳态供油的偏差量；
28.备份慢车转速降转主要是由于稳态燃油流量持续受到外界影响降低，导致发动机供油量无法维持其慢车转速，针对该种情况，结合图2，先对备份慢车转速降转受到的外界影响因素进行分析：
29.1)备份慢车状态稳态工作需油量变化。主要分析发动机是否存在性能衰减，导致随着使用时数增加，为了维持相同慢车稳定转速，发动机需要的稳态供油量增加，可通过长试发动机以及使用到寿发动机出厂及到寿返厂录取慢车油量wfr，经数据统计评估可获得数据，一般影响较小可忽略。
30.2)备份慢车控制衰减。机械液压控制方式会存在随着使用时间增加，机械系统结构发生衰减变化情况，因此需对主泵长时间使用数据进行分析，统计慢车转速降低量值，可统计主泵长试数据或者随发动机长试或到寿返厂开展主泵附件试验器性能录取对比出厂数据，经验证影响慢车转速为1.4％。
31.3)备份加速供油控制衰减。与慢车转速一样，随着使用时间增加，机械系统加速供油控制也存在衰减，因此需对主泵长时间使用数据进行分析，同样是对主泵长试数据或者随发动机长试或到寿返厂开展主泵附件试验器性能录取对比出厂数据，统计主泵加速供油控制衰减量值，经验证衰减量值约为3.0％。
32.4)主泵内部加速供油量随燃油温度修正器修正能力不足。在主泵试验器上，结合主泵不同燃油温度开展试验验证，经验证不同燃油温度下主泵加速供油偏差约1.6％。
33.5)主泵加速油干扰慢车控制。当加速线与稳态线接近时，加速活门会逐渐打开，此时随动活塞上腔压力减小，转速下降。经主泵试验器试验验证，方法是逐步降低主泵加速供油量进行性能录取，当(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量为8.0％时，加速供油开始明显影响稳态转速的控制，使得慢车转速降低。
34.6)进气道影响。进气道前增加防护网、进气道存在进气损失、功率提取量值、机场存在一定海拔高度和风速风向等因素影响，会导致发动机进口总压降低，影响p31，进而使得按照油气比控制的加速供油降低。方法是对比出厂时(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量和装机后(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量，获得差值，经验证，装机后进气损失会影响主泵加速供油约5.0％。
35.综合上述机械液压系统影响因素，随着使用会导致加速供油逐渐降低，并向稳态供油靠近，进而干扰稳态供油。考虑机械系统产品分散度，对不同发动机慢车稳态需油量分散度进行评估，慢车需油量分散度约为15％。
36.这样发动机加速供油相比稳态供油的偏差量为：
37.1.4％+3.0％+1.6％+8.0％+5.0％+15％＝34％。
38.只需要将该偏差量折算至加速性能要求，即可保证加速供油不会对稳态供油造成干扰。
39.步骤s200，将加速供油相比稳态供油的偏差量折算至加速性能要求，进一步得到半程加速时间与大气温度的关系曲线；
40.综合叠加各影响因素，为了保证发动机备份慢车转速能够稳定工作，经最小化分析后，得到加速供油相比稳态供油的偏差量对应的加速油相对增加量，也即是34％。
41.为了避免发动机不同加速供油规律影响，采取措施一是选取慢车转速至距离慢车
接近转速的一个区间转速段评价半程加速性能，例如从慢车至n2r＝85％；措施二是将发动机加速供油按照给定供油规律设计，调试过程采取整体按照比例系数进行放大和缩小加速供油的调试方法。上述方法可以有效保证不同发动机之间对加速油相对增加量的影响。
42.加速供油相比稳态供油偏差量折算至加速性要求方法一：
43.将发动机出厂加速性检查数据修正至标准大气条件后进行统计，得到半程加速时间与加速油相对增加量的对应关系，如图3，图中两条直线分别代表不同的发动机型号，经最小二乘法数据拟合后，得到半程加速时间与大气温度的关系曲线。经统计，某型发动机修正到标准大气条件下半程加速时间为≯t1s。
44.加速供油相比稳态供油偏差量折算至加速性要求方法二：
45.通过在一设定大气温度下开展不同加速供油系数的加速性验证，获取不同加速油相对增加量(例如a～f，可按照可接受的最小加速时间颗粒度进行验证，例如加速时间每0.1s验证一个状态点；或者每1％加速供油调整步长)；针对不同加速油相对增加量c＝34％，通过无异常情况下的发动机装机条件下的预留范围、也即是发动机稳定裕度，分别确定不同加速供油加速系数下的加速上限；考虑加速性能随着大气温度不同是存在差异的，通过分别统计不同大气温度下的半程加速时间，得到半程加速时间与大气温度的关系曲线，如图4所示，图中上部直线为半程加速时间上限，下部直线为半程加速时间下限。
46.步骤s300，根据半程加速时间与大气温度的关系曲线确定半程加速时间的上下限要求，根据加速时间的上下限要求确定出厂要求，进行备份慢车转速检查、设置备份加速时间要求，作为外场要求，根据出厂要求和外场要求进行备份慢车稳定工作控制。
47.出厂要求：针对确定的半程加速时间上下限要求，可作为出厂要求，另外针对慢车转速(72
±
2)％可以适当加严控制，要求范围改为(72
±
1)％，避免加速供油规律偏离设计状态。
48.外场要求：增加备份慢车转速的检查，要求在(72
±
2)％转速范围内；增加外场备份加速时间要求。
49.本技术通过分别获取备份慢车状态稳态工作需油量变化量、备份慢车控制衰减量、备份加速供油控制衰减量、不同燃油温度下主泵加速供油偏差量、加速供油量影响稳态转速时的临界值、进气道对加速供油的影响量和慢车需油量分散度，计算得到发动机加速供油相比稳态供油的偏差量，并进一步得到半程加速时间与大气温度的关系曲线；根据半程加速时间与大气温度的关系曲线确定内外场要求。利用工程方法实现了兼容产品能力的设计；考虑了机械系统衰减特性、受环境温度影响特性、飞机进气道总压损失影响、主泵加速油与稳态油之间干扰等因素的影响，避免了发动机机械液压备份系统控制单一的现状，实现全寿命期可靠工作；工程应用性强，可基于数据统计等方法实现，通过内外场综合控制，可以避免外场使用过程备份慢车转速工作不稳定的情况发生。
50.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种航空发动机慢车稳定工作控制方法，其特征在于，包括：分别获取备份慢车状态稳态工作需油量变化量、备份慢车控制衰减量、备份加速供油控制衰减量、不同燃油温度下主泵加速供油偏差量、加速供油量影响稳态转速时的临界值、进气道对加速供油的影响量和慢车需油量分散度，计算得到发动机加速供油相比稳态供油的偏差量；将加速供油相比稳态供油的偏差量折算至加速性能要求，进一步得到半程加速时间与大气温度的关系曲线；根据半程加速时间与大气温度的关系曲线确定半程加速时间的上下限要求，根据加速时间的上下限要求确定出厂要求，进行备份慢车转速检查、设置备份加速时间要求，作为外场要求，根据出厂要求和外场要求进行备份慢车稳定工作控制。2.如权利要求1所述的航空发动机慢车稳定工作控制方法，其特征在于：通过长试发动机以及使用到寿发动机出厂及到寿返厂录取慢车油量wfr，经数据统计评估得到备份慢车状态稳态工作需油量变化量；通过统计主泵长试数据或者随发动机长试或到寿返厂开展主泵附件试验器性能录取对比出厂数据，获取备份慢车控制衰减量；通过对主泵长试数据或者随发动机长试或到寿返厂开展主泵附件试验器性能录取对比出厂数据，统计主泵加速供油控制衰减量值，得到备份加速供油控制衰减量；在主泵试验器上结合主泵不同燃油温度开展试验验证，获得不同燃油温度下主泵加速供油偏量；开展主泵试验器试验验证，通过逐步降低主泵加速供油量并进行性能录取，获得加速供油影响稳态转速控制时的临界值；通过对比出厂时(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量和装机后(加速供油量-稳态供油量)/稳态供油量差值，得到进气道对加速供油的影响量；通过对不同发动机慢车稳态需油量分散度进行评价，获得慢车需油分散度。3.如权利要求1所述的航空发动机慢车稳定工作控制方法，其特征在于：在得道发动机加速供油相比稳态供油的偏差量后，将发动机出厂加速性检查数据修正至标准大气条件后进行统计，得到半程加速时间与加速油相对增加量的对应关系，经最小二乘法数据拟合后，得到半程加速时间与大气温度的关系曲线。4.如权利要求1所述的航空发动机慢车稳定工作控制方法，其特征在于：在得道发动机加速供油相比稳态供油的偏差量后，通过在一设定大气温度下开展不同加速供油系数的加速性验证，获取不同加速油相对增加量；针对不同加速油相对增加量，通过无异常情况下的发动机装机条件下的预留范围，分别确定不同加速供油加速系数下的加速上限；通过分别统计不同大气温度下的半程加速时间，得到半程加速时间与大气温度的关系曲线。

技术总结
本申请属于航空发动机设计领域，为一种航空发动机慢车稳定工作控制方法，通过分别获取备份慢车状态稳态工作需油量变化量、备份慢车控制衰减量、备份加速供油控制衰减量、不同燃油温度下主泵加速供油偏差量、加速供油量影响稳态转速时的临界值、进气道对加速供油的影响量和慢车需油量分散度，计算得到发动机加速供油相比稳态供油的偏差量，并进一步得到半程加速时间与大气温度的关系曲线；根据半程加速时间与大气温度的关系曲线确定内外场要求。考虑了机械系统衰减特性、受环境温度影响特性、飞机进气道总压损失影响、主泵加速油与稳态油之间干扰等因素的影响，避免了发动机机械液压备份系统控制单一的现状，实现全寿命期可靠工作。作。作。


技术研发人员：赵明阳 曲山 施磊 陈军梁 吉思环
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/9/5