航空发动机燃油和控制系统的研究进展

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1、航空发动机燃油和控制系统的研究进展　　【摘要】随着我国航空航天的不断发展，航空发动机的发展也受到专业人士的关注。航空发动机中的燃油和控制系统是航空发动机的核心部分，因此，它们的关注度也随之加大，本文详细的阐释我国和国外军用的航空发动机中燃油和控制系统的研究现状及未来的发展方向，并着重对燃油控制、喷口控制、防喘控制以及FADEC等技术特点进行说明，同时提供发动机状态的研究方向。为我国发动机行业的发展提供了理论依据，很大程度上推动了航空航天技术的发展。　　【关键词】航空发动机燃油系统控制系统研究进展　　随着我国航空航天的不断进步，航空发动机技术的发

2、展也不断的提高，燃油和控制系统由原来的简单系统发展到现在的复杂技术，由原来的液压机械操作发展到现在由全权限数字电子控制（FADEC）进行操作。原有的军用航空发动机中燃油和控制系统的特点是多变几何控制能力，而现在的FADEC技术将发动机的故障诊断和监视系统归入到发动机的控制系统中。在航空航天发展速度较快的今天，防喘控制也受到航天专家的重视。因此，本文将对航空发动机燃油和控制系统的发展进行阐释，为我国的航空航天发展提供理论依据。　　1我国现阶段航空发动机的发展现状　　1.1燃油控制系统的发展现状6　　燃油控制系统是航空发动机的核心控制系统，其主要性

3、能直接影响整个发动机的控制系统，而燃油泵是燃油系统的重要组成部分。燃油泵包括燃油增压泵和主燃油泵，目前全球各国研制的军用航空发动机中的燃油增压泵是采用离心式独立转动模式，其增压能力可达到0.4-0.8MPa；而主燃油泵一般采用的是齿轮泵，主要是由于齿轮泵的体积较小、流量较大。还有一种比较合理的选择是采用高压柱塞泵，它既可以作为主燃油泵还可以作为喷口油泵，据调查显示，该泵使用情况较为普遍，在英国生产的发动机中就采用了高压柱塞泵作为主燃油泵，最大的出口压力可达21MPa，最大的流量也可达每小时10000kg，而近期俄罗斯也研发出了高压燃油柱塞泵。而

4、通过大量的实验和应用显示，在泵油系统中还是应该采用离心泵作为发动机的主燃油泵，其主要特点是制造结构简单、质地较轻、燃油温升较少，且质量达到了要求。离心泵在设计上较为简单，其控制操作也极为方便，但在小流量的启动过程中其性能较低，因此需要再单独配置一个启动泵，这样将发动机的转数和流量变为可调控的模式。　　1.2喷管控制系统的发展现状6　　发动机的喷管控制系统在航空发动机中也占有举足轻重的位置，对于发动机尾喷管的介质，我国目前采用液压油、燃油和滑油，但由于滑油和液压油的润滑性较好，可导致喷管油源泵在工作时压力达到最高。在发动机中使用液压油系统则可以无

5、需设立独立的油源系统，但在这样共同使用液压油源时，可对飞机的动态操作系统产生不利的影响，还会导致飞机的液压系统遭到污染。有调查显示，英国曾采用发动机尾喷管的独立滑油系统，虽然对喷管的控制得到了灵敏的提升，但在油源系统中增加了油箱和油泵等装置，使得控制系统的结构更为复杂。目前在我国的军用发动机中，使用较多的喷管控制系统是以燃油为介质，与此同时，在喷管油源泵的选择上多以高压柱塞泵为主。该泵的最大出口压力可达23MPa，最大流量可达每小时3600L。　　1.3FADEC技术系统的发展现状　　FADEC技术是新研发的全权限数字电子控制系统，其主要包括传

6、感器、执行结构、微处理机以及数据的通讯。数据传感器的使用数量在不断的增加，致使军用发动机电缆的质量也有进步，在发动机的燃油和控制系统中，传感器的质量占有不可或缺的位置。我国对传感器的研发方向是制造出光纤和智能的传感器，这将是迎合光纤通信的最大亮点。与此同时，微电子技术也给FADEC的发展提供了电子硬件，随着电子技术的蓬勃发展，微处理机也越来越受到航空专家的关注。在发动机的数据通讯过程中，通过高速的光纤数据把发动机的智能传感器和执行机构有效的连接起来，取代了原有的点到点式的串行通讯方式，这样提高了数据传输系统的安全性。在发动机未来的研发过程中，要

7、注重防喘控制等相结合的应用，要做到同监视系统、飞控系统以及火控系统共同结合。FADEC技术可以实施较复杂的控制计划，用自适应控制系统进行对发动机的综合控制。　　1.4防喘系统的发展现状6　　防喘系统在军用航空发动机中的主要作用是防止飞机飞行或发射武器时发动机出现喘振和熄火。美国和俄罗斯等国家在军用发动机上都使用了防喘和消喘的控制系统，同样的在我国的军用航空发动机中也应用了数字化的防喘控制系统，并取得了较大的研究进展。我国军用发动机中防喘控制系统的设计理念是采用有静压传感器的喘振信号器和高响应压力传感器，其设计可以利用数字滤波准确的判断出喘振的征

8、候。不同类型的发动机其采用的防喘控制系统也是不尽相同的。在发动机的研发过程中，进口温度在90-100℃之内方可保证发动机工作的稳定性，若超过140℃时