CN107091161A - 军用战机的燃气发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种军用战机的燃气发生装置，其包括气瓶、空气组合式减压阀、空气控制阀、燃油瓶、激励装置、燃气发生器、点火电嘴、燃油控制阀、高压压力传感器、温度传感器、低压压力传感器等。本发明可以实现两种功能，并且工作介质为易于获得的空气和航空燃油，可以输出两种所需工况燃气，实现战机地面启动辅助动力系统并提供稳定的燃气输出、飞行应急时提供“Bang‑Bang”脉冲的燃气输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气发生装置，特别是涉及一种军用战机的燃气发生装置。
背景技术
军用战机的燃气发生装置是飞机辅助动力系统(又称第二动力系统)的重要组成部分，是整个辅助动力系统的启动点。飞机战机辅助动力系统急需地面启动所规定温度和压力的燃气和飞行应急所规定的燃气，具备两种工作模式，实现双工况功能，并且采用的工作介质是无毒的，保障地面机务人员的安全。目前，我国现役战机装备的燃气发生器使用的均是单组元肼70催化分解燃烧，产生一种压力的燃气。为一次性工作的燃气发生装置，不能为地面启动飞机辅助动力装置提供重复、无毒驱动涡轮做功的燃气。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种军用战机的燃气发生装置，其可以实现两种功能，并且工作介质为易于获得的空气和航空燃油，可以输出两种所需工况燃气，实现战机地面启动辅助动力系统并提供稳定的燃气输出、飞行应急时提供“Bang-Bang”脉冲的燃气输出。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种军用战机的燃气发生装置，其包括气瓶、空气组合式减压阀、空气控制阀、燃油瓶、激励装置、燃气发生器、点火电嘴、燃油控制阀、高压压力传感器、温度传感器、低压压力传感器，气瓶的出口与空气组合式减压阀进口连通，温度传感器、压力传感器及充气接口位于气瓶出口处，空气组合式减压阀出口与燃油瓶气腔口连接和空气控制阀进口连通，燃油瓶液腔出口与燃油控制阀进口连通，空气控制阀出口与燃气发生器气路进口连通，燃油控制阀出口与燃气发生器液路进口连通，低压压力传感器与空气控制阀出口连通，激励装置与点火电嘴连接，点火电嘴与燃气发生器连接。
优选地，所述空气控制阀不通电时为常开启状态且通电时为关闭状态。
优选地，所述高压压力传感器和温度传感器分别监测气瓶中空气的压力和温度。
优选地，所述低压压力传感器监测空气控制阀进口空气的压力。
优选地，所述气瓶储存用于作为工作介质的高压空气，气瓶出口连接地面充气装置或机上再充气装置，气瓶具备多次重复储存高压气体能力；空气组合式减压阀包括过滤器、先导式自锁阀和先导式减压阀；其中先导式自锁阀在系统不工作时可隔离上游高压空气介质，先导式减压阀在系统工作时将上游高压空气减压到下游所需恒定压力的空气，起到减压、稳压和隔离空气介质作用；空气控制阀不通电时为常开启状态，通电时为关闭状态，控制空气阀的开关实现工作介质空气的供给；燃油瓶用于储存工作介质航空燃油，为活塞式工作原理，通过空气挤压活塞运动，为下游提供燃油；激励装置用于为点火电嘴产生一定频率的高压火花电能；燃气发生器主要由喷注器、燃烧室和尾喷管构成，燃油控制阀和空气控制阀将上游提供的燃油和空气供给喷注器，完成燃油雾化和空气混合，并在燃烧室通过点火电嘴发火燃烧产生可做功的燃气，从尾喷管输出并对下游做功；燃油控制阀里包括大燃油阀和小燃油阀两路，实现大小流量燃油的供给控制；高压压力传感器和温度传感器分别监测气瓶中空气的压力和温度。
本发明的积极进步效果在于：通过控制燃油阀、空气控制阀和激励装置的开启与关闭，实现燃气发生器的两种贫、富油燃烧工作模式，输出不同的燃气压力。也可以进行燃气的“Bang-Bang”控制，为下游提供所需的压力输出，特别适合应用在航空军用飞机辅助动力系统领域。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明军用战机的燃气发生装置包括气瓶1、空气组合式减压阀2、空气控制阀3、燃油瓶4、激励装置5、燃气发生器6、点火电嘴7、燃油控制阀8、高压压力传感器9、温度传感器10、低压压力传感器11，气瓶1的出口与空气组合式减压阀2进口连通，温度传感器10、压力传感器9及充气接口位于气瓶1出口处，空气组合式减压阀2出口与燃油瓶4气腔口连接和空气控制阀3进口连通，燃油瓶4液腔出口与燃油控制阀8进口连通，空气控制阀3出口与燃气发生器6气路进口连通，燃油控制阀8出口与燃气发生器6液路进口连通，低压压力传感器11与空气控制阀3出口连通，激励装置5与点火电嘴7连接，点火电嘴7与燃气发生器6连接。
空气控制阀3不通电时为常开启状态且通电时为关闭状态，能控制空气阀的开关实现工作介质空气的供给。
高压压力传感器9和温度传感器10分别监测气瓶1中空气的压力和温度，能判断空气用气量。
低压压力传感器11监测空气控制阀3进口空气的压力，能在工作前判断准备情况。
本发明的工作原理如下：
如图1所示，气瓶里的高压空气通过空气组合式减压阀减压到所需的稳定压力，一路通过空气控制阀输出给燃气发生器的空气路，一路供给燃油瓶气腔，用于挤压燃油瓶里的燃油，燃油通过燃油控制阀、喷注器、进入燃气发生器的燃烧室。在燃烧室里，空气和燃油混合并通过点火电嘴发火而发生燃烧，产生可做功的高温燃气，推动下游涡轮做功。
本发明中，燃气发生装置地面启动模式是通过空气组合式减压阀、燃油控制阀中的小燃油阀和空气控制阀等，实现高混合比贫油燃烧，从而输出较低温度的恒定燃气，带动下游涡轮做功从而启动APU，以提供飞机地勤所需的能源，其功率需求较低，根据所需功率换算出的燃气压力为1.5±0.1MPa。
本发明中，燃气发生装置飞行应急模式是通过空气减压阀、燃油控制阀和空气控制阀等，实现低混合比富油燃烧，从而输出较高温度的高压燃气，在该模式下除需提供启动APU的功率外，还要提供液压和供电所需的功率，其功率需求较高，并且需求功率根据故障特点是随机的，而且启动时间需求短。根据最大功率需求，输出燃气压力为2.2±0.1MPa，燃气发生装置通过“Bang-Bang”脉冲工作模式，使下游涡轮的转速控制在规定的精度范围内，以防止涡轮超速。在这种工作模式下，要求燃气发生分系统能进行脉冲工作，并且脉冲宽度和脉冲间隔时间必须满足控制要求。
气瓶储存用于作为工作介质的高压空气，气瓶出口连接地面充气装置或机上再充气装置，气瓶具备多次重复储存高压气体能力；空气组合式减压阀包括过滤器、先导式自锁阀和先导式减压阀。其中先导式自锁阀在系统不工作时可隔离上游高压空气介质，先导式减压阀在系统工作时将上游高压空气减压到下游所需恒定压力的空气，起到减压、稳压和隔离空气介质作用；空气控制阀不通电时为常开启状态，通电时为关闭状态，控制空气阀的开关实现工作介质空气的供给；燃油瓶用于储存工作介质航空燃油，为活塞式工作原理，通过空气挤压活塞运动，为下游提供燃油；激励装置用于为点火电嘴产生一定频率的高压火花电能；燃气发生器主要由喷注器、燃烧室和尾喷管构成，燃油控制阀和空气控制阀将上游提供的燃油和空气供给喷注器，完成燃油雾化和空气混合，并在燃烧室通过点火电嘴发火燃烧产生可做功的燃气，从尾喷管输出并对下游做功；燃油控制阀里包括大燃油阀和小燃油阀两路，实现大小流量燃油的供给控制；高压压力传感器和温度传感器分别监测气瓶中空气的压力和温度，可以判断的空气用气量；低压压力传感器监测空气控制阀进口空气的压力，可以在工作前判断准备情况。
空气组合式减压阀的先导式自锁阀关闭时，上游高压空气被有效隔离，下游无压力。当先导式自锁阀开启时，上游高压空气经过先导式减压阀进行减压，输出稳定的低压压力空气。空气和燃油通过空气和燃油控制阀进入燃气发生器的喷注器内，当控制阀开启，空气和燃油经过喷注器射入到燃烧室，在燃烧室内充分混合，并通过点火电嘴发火引燃，再通过尾喷管喷出一定压力的燃气。当燃油控制阀大、小燃油阀同时开启，燃油的供给大时，燃气发生器处于富油燃烧工作点，可输出相对较高温、高压的燃气，做功能力比较大。同时可以对燃气进行“bang-bang”控制，产生脉冲式燃气输出，对下游实现不同功率的输出，用于战机的飞行应急工况。当燃油控制阀仅小燃油阀开启，燃油的供给小时，燃气发生器处于贫油燃烧工作点，可输出相对低温度、低压的燃气，对下游实现小功率输出，可频繁用于战机的地面启动。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种军用战机的燃气发生装置，其特征在于，其包括气瓶、空气组合式减压阀、空气控制阀、燃油瓶、激励装置、燃气发生器、点火电嘴、燃油控制阀、高压压力传感器、温度传感器、低压压力传感器，气瓶的出口与空气组合式减压阀进口连通，温度传感器、压力传感器及充气接口位于气瓶出口处，空气组合式减压阀出口与燃油瓶气腔口连接和空气控制阀进口连通，燃油瓶液腔出口与燃油控制阀进口连通，空气控制阀出口与燃气发生器气路进口连通，燃油控制阀出口与燃气发生器液路进口连通，低压压力传感器与空气控制阀出口连通，激励装置与点火电嘴连接，点火电嘴与燃气发生器连接。
2.如权利要求1所述的军用战机的燃气发生装置，其特征在于，所述空气控制阀不通电时为常开启状态且通电时为关闭状态。
3.如权利要求1所述的军用战机的燃气发生装置，其特征在于，所述高压压力传感器和温度传感器分别监测气瓶中空气的压力和温度。
4.如权利要求1所述的军用战机的燃气发生装置，其特征在于，所述低压压力传感器监测空气控制阀进口空气的压力。
5.如权利要求1所述的军用战机的燃气发生装置，其特征在于，所述气瓶储存用于作为工作介质的高压空气，气瓶出口连接地面充气装置或机上再充气装置，气瓶具备多次重复储存高压气体能力；空气组合式减压阀包括过滤器、先导式自锁阀和先导式减压阀；其中先导式自锁阀在系统不工作时可隔离上游高压空气介质，先导式减压阀在系统工作时将上游高压空气减压到下游所需恒定压力的空气，起到减压、稳压和隔离空气介质作用；空气控制阀不通电时为常开启状态，通电时为关闭状态，控制空气阀的开关实现工作介质空气的供给；燃油瓶用于储存工作介质航空燃油，为活塞式工作原理，通过空气挤压活塞运动，为下游提供燃油；激励装置用于为点火电嘴产生一定频率的高压火花电能；燃气发生器主要由喷注器、燃烧室和尾喷管构成，燃油控制阀和空气控制阀将上游提供的燃油和空气供给喷注器，完成燃油雾化和空气混合，并在燃烧室通过点火电嘴发火燃烧产生可做功的燃气，从尾喷管输出并对下游做功；燃油控制阀里包括大燃油阀和小燃油阀两路，实现大小流量燃油的供给控制；高压压力传感器和温度传感器分别监测气瓶中空气的压力和温度。
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