一种燃油供给系统、发动机、控制方法及控制系统与流程

1.本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种燃油供给系统、发动机、控制方法及控制系统。


背景技术：

2.航空发动机(aero-engine)是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。
3.燃油管路装配于发动机外表面，若发动机周边着火，燃油管路内的油较少或者无油时，会有烧断的风险；如果燃油管路内燃油量较少被烧断后，燃油泄漏，导致火情更大，危害航空安全。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种燃油供给系统、发动机、控制方法及控制系统，本发明的燃油供给系统能够在发生火情时对燃油管路的流量进行控制，防止含有燃油的燃油管路被烧断，防止火情扩大，提高安全性。
6.本发明包括如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种燃油供给系统，包括高压总进油燃油管路、第一油路燃油管路、第二油路燃油管路、大喷口燃油喷嘴、小喷口燃油喷嘴、燃油箱和燃油泵；
8.所述第一油路燃油管路一端连接所述小喷口燃油喷嘴，另一端连接所述高压总进油燃油管路；
9.所述第二油路燃油管路一端连接所述小喷口燃油喷嘴，另一端连接所述高压总进油燃油管路；
10.在所述第一油路燃油管路上设置有燃油分配器和防火电磁阀；所述燃油分配器靠近所述小喷口燃油喷嘴，所述防火电磁阀位于靠近总进油燃油管路，且所述防火电磁阀位于第一油路燃油管路入口处；
11.所述高压总进油燃油管路连接所述燃油泵，所述燃油泵连接所述燃油箱。
12.进一步地，还包括控制器和火焰探测器，所述火焰探测器设置在发动机周边，所述火焰探测器与所述控制器连接，所述控制器连接所述防火电磁阀。
13.进一步地，所述控制器连接所述燃油泵。
14.进一步地，所述火焰探测器设置多个。
15.进一步地，所述大喷口燃油喷嘴设置多个；和/或所述小喷口燃油喷嘴设置多个。
16.本发明第二方面提供了一种发动机，包括上述所述的一种燃油供给系统。
17.本发明第三方面提供了一种燃油供给系统控制方法，包括上述所述的一种燃油供给系统，在发动机周边发生火情时，在高压总进油燃油管路中的燃油压力p∈[p1,p2]，控制
器控制所述防火电磁阀关闭；
[0018]
其中：p1为燃油分配器打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。
[0019]
进一步地，包括如下步骤：
[0020]
火焰探测器将检测到的火情信号发送给控制器；
[0021]
在高压总进油燃油管路中的燃油压力p∈[p1,p2]，控制器控制所述防火电磁阀关闭；
[0022]
其中：p1为燃油分配器打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。
[0023]
本发明第四方面提供了一种燃油供给系统的控制系统，上述所述的一种燃油供给系统，所述控制器包括：
[0024]
信号接收单元：用于接收火焰探测器发射的火情信号；
[0025]
流量控制单元：用于接收发动机动力需求，根据所述发动机动力需求控制总进油燃油管路燃油压力或总进油燃油管路燃油流量；
[0026]
防火电磁阀控制单元：根据信号接收单元接收到的火情信号和流量控制单元控制的燃油压力p∈[p1,p2]，控制防火电磁阀关闭；
[0027]
其中：p1为燃油分配器打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。
[0028]
采用上述技术方案，本发明包括如下优点：
[0029]
1、本发明的燃油供给系统能够在发生火情时对燃油管路的流量进行控制，防止含有燃油的燃油管路被烧断，防止火情扩大，提高安全性。
[0030]
2、本发明提供了一种具有高安全性的燃油供给系统及控制方法，能够保证航空发动机所有工况(对应最低至最高燃油供给量)均符合民用航空规章的防火要求，避免燃油管路泄漏燃油导致火情扩大的情况，有效提高了航空器的飞行安全。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]
图1为本发明实施例中燃油供给系统的结构示意图一；
[0033]
图2为本发明实施例中发动机工作时燃油供给系统燃油压力-流量关系示意图一；
[0034]
图3为本发明实施例中一种燃油供给系统的结构示意图二；
[0035]
图4为本发明实施例中发动机工作时燃油供给系统燃油压力-流量关系示意图二。
[0036]
附图中：10-高压总进油燃油管路，20-第一油路燃油管路，30-第二油路燃油管路，40-小喷口燃油喷嘴，50-大喷口燃油喷嘴，60-燃油箱，70-燃油泵，80-燃油分配器，90-防火电磁阀，100-控制器，110-火焰探测器。
具体实施方式
[0037]
以下的说明提供了许多不同的实施例或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。
[0038]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。
[0039]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
为保证飞机能够在较宽广的工况范围内使用，其配备的航空发动机须保持良好的燃烧效率。航空发动机保持良好燃烧效率的关键条件是获得较高的燃油雾化质量。因此，航空发动机的燃油供给系统必须保证在较宽广的燃油供给流量范围内，供油压力维持在较高水平，进而保持较高的燃油雾化质量。
[0041]
目前，航空发动机上普遍采用带压力控制式燃油分配器80的燃油供给系统使燃油压力维持在较高的水平，这种供油系统，利用燃油压力控制燃油分配器80开闭，控制燃油系统的两种工作状态：(1)仅一油路供油；(2)两路均供油的状态。
[0042]
具体方法如下：如图1所示，为燃油供给系统的结构示意图，在小燃油流量工况，燃油分配器80关闭，所有的燃油均进入第一油路燃油管路20通过小喷口燃油喷嘴40喷出，进而获得较高的喷射压力；在大燃油流量工况，燃油分配器80在燃油压力作用下打开燃油分配器80，使燃油同时流经第一油路燃油管路20、第二油路燃油管路30，分别从大喷口燃油喷嘴50和小喷口燃油喷嘴40喷出，进而保证供给较大燃油流量时，燃油系统的燃油压力不超过设备承受范围。
[0043]
为了保证公众的飞行安全，民用航空规章要求燃油系统具备防火能力。具体要求是：在外部其他意外发生导致燃油管路附近着火时，燃油管路在5分钟内不能被烧断，或者管路烧断后不会有易燃液体泄漏，导致火情扩大。即要求燃油管路在外界着火时，只允许维持在以下两种状态：第一种状态是管路中燃油流量很大，能够及时将外界火焰传递给管壁的热量带走，保证燃油管路不被烧断；第二种状态是管路中无燃油，保证燃油管路即使烧断也不会导致泄漏燃油、扩大火情。
[0044]
如图2所示，为发动机工作时燃油供给系统燃油压力-流量关系图，其中横坐标为燃油压力，纵坐标为燃油流量；a点的燃油流量为燃油供给系统中高压总进油燃油管路10最低燃油流量，b点的燃油压力为燃油分配器80打开的最小总进油燃油管路燃油压力，c点的燃油压力为为第二油路燃油管路30烧断的最大总进油燃油管路燃油压力，d点的燃油流量为燃油供给系统中高压总进油燃油管路10最高燃油流量。当燃油压力位于界于b点到c点时(即p∈[p1,p2])，燃油分配器80打开，此时进入第二油路燃油管路30的燃油流量较小，若发生火情，第二油路燃油管路30易烧断，导致燃油泄漏。
[0045]
本实施例第一方面提供了一种燃油供给系统，如图3所示，包括高压总进油燃油管路10、第一油路燃油管路20、第二油路燃油管路30、大喷口燃油喷嘴50、小喷口燃油喷嘴40、
燃油箱60和燃油泵70；
[0046]
所述第一油路燃油管路20一端连接所述小喷口燃油喷嘴40，另一端连接所述高压总进油燃油管路10；
[0047]
所述第二油路燃油管路30一端连接所述小喷口燃油喷嘴40，另一端连接所述高压总进油燃油管路10；
[0048]
在所述第一油路燃油管路20上设置有燃油分配器80和防火电磁阀90；所述燃油分配器80靠近所述小喷口燃油喷嘴40，所述防火电磁阀90位于靠近总进油燃油管路，且所述防火电磁阀90位于第一油路燃油管路20入口处；
[0049]
所述高压总进油燃油管路10连接所述燃油泵70，所述燃油泵70连接所述燃油箱60。
[0050]
本发明在发生火情时，将燃油压力位于界于b点到c点时(即p∈[p1,p2])的燃油供给系统的防火电磁阀90关闭，避免燃油进入第二油路燃油管路30，在第二油路燃油管路30烧断后，也不会有燃油泄漏；而此时第一油路燃油管路20的燃油流量很大，能够即使将外界火焰传递给第一油路燃油管路20的管壁的热量带走，保证第一燃油管路不被烧断。
[0051]
而燃油压力小于b点时，b点的燃油压力为p1，燃油分配器80不会被打开，燃油不会进入第二油路燃油管路30，燃油全部进入第一油路燃油管路20，此时第一油路燃油管路20的燃油流量很大，能够即使将外界火焰传递给第一油路燃油管路20的管壁的热量带走，保证第一燃油管路不被烧断。
[0052]
而燃油压力大于c点时,c点的燃油压力为p2，燃油分配器80打开，燃油分别进入第一油路燃油管路20和第二油路燃油管路30，此时第一油路燃油管路20的燃油流量和第二油路燃油管路30的燃油流量都很大，能够即使将外界火焰传递给第一油路燃油管路20的管壁和第二油路燃油管路30的热量带走，保证第一燃油管路和第二燃油管路不被烧断。
[0053]
需要说明的是，此燃油供给系统只是用于在发生火情的同时和短时间内防止因为燃油管路燃油泄漏导致火情扩大；在知道发生火情或者短时间内会进行灭火操作，具体的灭火操作对应本领域技术人员来说是已知的，在此就不详细赘述。
[0054]
进一步地，还包括控制器100和火焰探测器110，所述火焰探测器110设置在发动机周边，所述火焰探测器110与所述控制器100连接，所述控制器100连接所述防火电磁阀90。基于此，能够实现防火电磁阀90的自动化控制。
[0055]
进一步地，所述控制器100连接所述燃油泵70。同一个控制器100同时控制燃油泵70和防火电磁阀90，更利于控制器100控制防火电磁阀90，提高控制的精确度和实效性。
[0056]
进一步地，所述火焰探测器110设置多个。提高探测的精确性，以确保控制的实效性。
[0057]
进一步地，所述大喷口燃油喷嘴50设置多个；和/或所述小喷口燃油喷嘴40设置多个。使燃油喷射更加均匀。
[0058]
如图3所示，当发动机正常工作时(无火情)，控制器100根据发动机动力需求确认当前所需燃油供给量，并控制燃油泵70将燃油箱60中的燃油进行增压进入高压总进油燃油管路10。同时，火焰探测器110将正常信号传递给控制器100，控制器100控制防火电磁阀90处于开启状态。当所需燃油供给量对应的燃油泵70泵后燃油压力(即高压总进油燃油管路10中的燃油压力)低于燃油分配器80的打开压力时(即图4中a至b区间)，燃油分配器80处于
切断状态，所有的燃油通过第一油路燃油管路20进入小喷口燃油喷嘴40(若干)完成燃油雾化，并进行燃烧。当所需燃油供给量对应的燃油泵70泵后燃油压力(即高压总进油燃油管路10中的燃油压力)高于燃油分配器80的打开压力时(即图4中b至d区间)，燃油分配器80处于开启状态，燃油分别通过第一油路燃油管路20和第二油路燃油管路30，进入小喷口燃油喷嘴40(若干)和大喷口燃油喷嘴50(若干)完成燃油雾化，并进行燃烧。
[0059]
如图3所示，当发动机出现火情时，控制器100根据发动机动力需求确认当前所需燃油供给量，并控制燃油泵70将燃油箱60中的燃油进行增压进入高压总进油燃油管路10。同时，火焰探测器110将火情信号传递给控制器100。此时，控制器100根据燃油供给量的不同给防火电磁阀90不同的指令，共包括如下3种情况。
[0060]
第一种情况：当所需燃油供给量对应的燃油泵70泵后燃油压力低于燃油分配器80的打开压力时(即图4中a至b区间)，此时燃油流量不会使燃油分配器80打开。控制逻辑：控制器100控制防火电磁阀90开启，燃油分配器80处于切断状态。效果：所有的燃油通过第一油路燃油管路20进入小喷口燃油喷嘴40(若干)完成燃油雾化，并进行燃烧；此时高压总进油燃油管路10、第一油路燃油管路20的燃油流量相等，且高于燃油管路防火最低流量(即第一油路燃油管路20不会被烧断)。即上述高压总进油燃油管路10、第一油路燃油管路20中燃油流量很大，能够及时将外界火焰传递给管壁的热量带走，保证燃油管路不被烧断；而此时第二油路燃油管路30的流量为0，可保证燃油第二燃油管路即使烧断也不会导致泄漏燃油、扩大火情。
[0061]
需要说明的是，燃油泵70和燃油箱60通过低压总进油燃油管路连接，所述燃油泵70和低压总进油燃油管路可设置在燃油箱60内，也可设置在燃油箱60外；但是需要明确的是低压总进油燃油管路的燃油流量和高压总进油燃油管路10的燃油流量是一致的。
[0062]
第二种情况：当所需燃油供给量对应的燃油泵70泵后燃油压力稍高于燃油分配器80的打开压力时(即p∈[p1,p2]，图2中b至c区间)，此时的燃油压力会使燃油分配器80打开。控制逻辑：控制器100控制防火电磁阀90切断，燃油不会通过防火电磁阀90，自然不会打开燃油分配器80。效果：所有的燃油通过第一油路燃油管路20进入小喷口燃油喷嘴40(若干)完成燃油雾化(即图4中b至c区间变为b至e区间)，并进行燃烧。高压总进油燃油管路10第一油路燃油管路20燃油流量相等，且高于燃油管路防火最低流量。即上述高压总进油燃油管路10、第一油路燃油管路20中燃油流量很大，能够及时将外界火焰传递给管壁的热量带走，保证燃油管路不被烧断；而此时第二油路燃油管路30的流量为0，可保证燃油第二燃油管路即使烧断也不会导致泄漏燃油、扩大火情。
[0063]
第三种情况：当所需燃油供给量对应的燃油泵70泵后燃油压力远高于燃油分配器80的打开压力时(即图4中c至d区间)。控制逻辑：控制器100控制防火电磁阀90开启，燃油分配器80处于开启状态。效果：燃油分别通过第一油路燃油管路20和第二油路燃油管路30，进入小喷口燃油喷嘴40(若干)和大喷口燃油喷嘴50(若干)完成燃油雾化，并进行燃烧。此时，高压总进油燃油管路10流量为总燃油流量(c至d区间)，远高于燃油管路防火最低流量。第一油路燃油管路20流量(f至j区间)、第二油路燃油管路30流量(g至h区间)也高于燃油管路防火最低流量。即高压总进油燃油管路10、第一油路燃油管路20和第二油路燃油管路30中燃油流量均很大，能够及时将外界火焰传递给管壁的热量带走，保证燃油管路不被烧断。
[0064]
需要说明的是，在上述的第二种情况的控制中，防火电磁阀90关闭后，对防火电池
阀90的控制则不再按本发明的方法进行继续控制，因为此时第二油路燃油管路30无燃油会存在被烧断的风险，此时仅第一油路燃油管路20进行燃油供给，具体的控制方法和过程这里就不再详细赘述。
[0065]
本实施例第二方面提供了一种发动机，包括上述所述的一种燃油供给系统。
[0066]
本实施例第三方面提供了一种燃油供给系统控制方法，包括上述所述的一种燃油供给系统，在发动机周边发生火情时，在高压总进油燃油管路10中的燃油压力p∈[p1,p2]，控制器100控制所述防火电磁阀90关闭；
[0067]
其中：p1为燃油分配器80打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路30烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。
[0068]
进一步地，包括如下步骤：
[0069]
防火电磁阀90将检测到的火情信号发送给控制器100；
[0070]
在高压总进油燃油管路10中的燃油压力p∈[p1,p2]，控制器100控制所述防火电磁阀90关闭；
[0071]
其中：p1为燃油分配器80打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路30烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。
[0072]
本实施例第四方面提供了一种燃油供给系统的控制系统，包括上述所述的一种燃油供给系统，其特征在于，所述控制器100包括：
[0073]
信号接收单元：用于接收火焰探测器110发射的火情信号；
[0074]
流量控制单元：用于接收发动机动力需求，根据所述发动机动力需求控制总进油燃油管路燃油压力或总进油燃油管路燃油压力流量；
[0075]
防火电磁阀90控制单元：根据信号接收单元接收到的火情信号和流量控制单元控制的燃油压力p∈[p1,p2]，控制防火电磁阀90关闭；
[0076]
其中：p1为燃油分配器80打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路30烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。
[0077]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的可读存储介质。
[0078]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种燃油供给系统，其特征在于，包括高压总进油燃油管路(10)、第一油路燃油管路(20)、第二油路燃油管路(30)、大喷口燃油喷嘴(50)、小喷口燃油喷嘴(40)、燃油箱(60)和燃油泵(70)；所述第一油路燃油管路(20)一端连接所述小喷口燃油喷嘴(40)，另一端连接所述高压总进油燃油管路(10)；所述第二油路燃油管路(30)一端连接所述小喷口燃油喷嘴(40)，另一端连接所述高压总进油燃油管路(10)；在所述第一油路燃油管路(20)上设置有燃油分配器(80)和防火电磁阀(90)；所述燃油分配器(80)靠近所述小喷口燃油喷嘴(40)，所述防火电磁阀(90)位于靠近总进油燃油管路，且所述防火电磁阀(90)位于第一油路燃油管路(20)入口处；所述高压总进油燃油管路(10)连接所述燃油泵(70)，所述燃油泵(70)连接所述燃油箱(60)。2.如权利要求1所述的一种燃油供给系统，其特征在于，还包括控制器(100)和火焰探测器(110)，所述火焰探测器(110)设置在发动机周边，所述火焰探测器(110)与所述控制器(100)连接，所述控制器(100)连接所述防火电磁阀(90)。3.如权利要求2所述的一种燃油供给系统，其特征在于，所述控制器(100)连接所述燃油泵(70)。4.如权利要求2所述的一种燃油供给系统，其特征在于，所述火焰探测器(110)设置多个。5.如权利要求1所述的一种燃油供给系统，其特征在于，所述大喷口燃油喷嘴(50)设置多个；和/或所述小喷口燃油喷嘴(40)设置多个。6.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的一种燃油供给系统。7.一种燃油供给系统控制方法，包括如权利要求1-5任意一项所述的一种燃油供给系统，其特征在于，在发动机周边发生火情时，在高压总进油燃油管路(10)中的燃油压力p∈[p1,p2]，控制器(100)控制所述防火电磁阀(90)关闭；其中：p1为燃油分配器(80)打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路(30)烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。8.如权利要求7所述的一种燃油供给系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：火焰探测器(110)将检测到的火情信号发送给控制器(100)；在高压总进油燃油管路(10)中的燃油压力p∈[p1,p2]，控制器(100)控制所述防火电磁阀(90)关闭；其中：p1为燃油分配器(80)打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路(30)烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。9.一种燃油供给系统的控制系统，包括如权利要求1-5任意一项所述的一种燃油供给系统，其特征在于，所述控制器(100)包括：信号接收单元：用于接收火焰探测器(110)发射的火情信号；流量控制单元：用于接收发动机动力需求，根据所述发动机动力需求控制总进油燃油管路燃油压力或总进油燃油管路燃油流量；防火电磁阀(90)控制单元：根据信号接收单元接收到的火情信号和流量控制单元控制
的燃油压力p∈[p1,p2]，控制防火电磁阀(90)关闭；其中：p1为燃油分配器(80)打开的最小总进油燃油管路燃油压力，p2为第二油路燃油管路(30)烧断的最大总进油燃油管路燃油压力。

技术总结
本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种燃油供给系统、发动机、控制方法及控制系统。所述第一油路燃油管路一端连接所述小喷口燃油喷嘴，另一端连接所述高压总进油燃油管路；所述第二油路燃油管路一端连接所述小喷口燃油喷嘴，另一端连接所述高压总进油燃油管路；在所述第一油路燃油管路上设置有燃油分配器和防火电磁阀；所述燃油分配器靠近所述小喷口燃油喷嘴，所述防火电磁阀位于靠近总进油燃油管路，且所述防火电磁阀位于第一油路燃油管路入口处；所述高压总进油燃油管路连接所述燃油泵，所述燃油泵连接所述燃油箱。本发明的燃油供给系统能够在发生火情时对燃油管路的流量进行控制，防止含有燃油的燃油管路被烧断，防止火情扩大，提高安全性。提高安全性。提高安全性。


技术研发人员：唐超 郑剑文 刘松 王鑫 江立军 冯剑寒 万卜铭 黎超超
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/4