CN110487550A - 一种航空发动机试车台起动测控方法 - Google Patents

Abstract

一种航空发动机试车台起动测控方法，其包括如下步骤：步骤A，在所述试车台上按照所述机械式起动时序机构的理论时序对发动机进行起动时序控制，记录所述航空发动机转速为5600r/min时的断开时间，步骤B，如步骤A所记录的断开时间不是42秒，则计算所述机械式起动时序机构在开始向发动机工作喷嘴供燃油的调整时间，步骤C，根据步骤B所获得的调整时间t，对所述机械式起动时序机构，以开始向发动机工作喷嘴供燃油的时间为20+t为标准进行调整。本发明所提供的航空发动机试车台起动测控方法，能够有效保障航空发动机，特别是大修机能够处于一个优化的起动过程状态。

Description

一种航空发动机试车台起动测控方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种通过航空发动机试车台对航空发动机的起动过程进行测控的方法。

背景技术

航空发动机试车台是在研发发动机时所需要的重要设备，该系统能够对发动机进行定型、测量重要数据等试验，它能综合分析航空发动机的性能，是否达到其标准。而且到一台航空发动机损坏或者需要维护的时候，往往都需要修理完毕后送到试车台上进行测试，当测试合格后才能安装回飞机内部。

在某涡桨发动机起动控制中，采用了通过机械式起动时序机构(DS-8A)来实现发动机起动过程中的时序控制，所述机械式起动时序机构的时序控制原理为：通过凸轮轴电机匀速旋转带动八组继电器触头动作来分别实现定时控制功能。具体来说，所述机械式起动时序机构的八组继电器受凸轮轴电机控制，所实现的主要时序为：

①起动后2.5±0.5S，第一继电器触头动作，接通24V电源；

②起动后3.5±0.5S，第二继电器触头动作，使电枢电压由4-6V升到20-26V；

③起动后15±1S，第三继电器触头动作，改变起动电气功率调节方式。

④起动后9±0.5S，第四继电器触头动作，接通供油电磁活门，同时电枢电压升到29-36V；

⑤起动后20±1S，第五继电器触头动作，此时开始向发动机工作喷嘴供燃油，并被点火器点燃，燃烧室全面工作；

⑥起动后25±1S，第六继电器触头动作，断开点火线圈及起动供油电磁活门供电；

以上起动过程不应超过42±2S。

起动过程完成后，当发动机转速达5400r/min-5900r/min时，起动机断电开关在压力174.4kPa-254.8kPa的滑油作用下接触点断开，从而断开所述机械式起动时序机构的电源，整个起动系统停止工作，各个继电器同时复位，为下次起动快速做准备。

所述机械式起动时序机构的结构原理可参见中国专利CN201310082681所提供的一种定时器凸轮结构，以及CN201410285680所提供的机械变频定时器等现有技术中所记载的技术原理。

在与该涡桨发动机对应的试车台的起动系统中，之前为了保持与发动机产品的一致性，也采用了所述机械式起动时序机构(DS-8A)来进行时序控制，在实际应用过程中，由于所述机械式起动时序机构存在凸轮轴电机老化、供电电源不稳等原因，经常造成发动机起动过程时序超差、起动性能不稳定等情况。

随着PLC技术的不断成熟与广泛应用，其抗干扰能力强、稳定性高的特点使得PLC在航空发动机试车台领域也得到广泛应用。发明人采用了类似中国专利CN201410675823所提供的一种发动机起动时序控制装置的技术方案，对该涡桨发动机对应的试车台的起动系统进行了改造，通过PLC编制定时器软件程序来实现对发动机的起动时序控制；相比使用所述机械式起动时序机构(DS-8A)控制发动机起动，使用PLC后，可以通过软件编译实现针对不同工况的发动机实现更加精准的起动控制，且DS-8A定时精度为200ms，PLC定时器时间精度可达10ms，用PLC软件取代了DS-8A硬件后，也减少了试车台维护采购成本及故障率。

现有的如本申请发明人所做的，类似中国专利CN201410675823技术方案的，利用PLC编制定时器软件程序来实现对发动机的起动时序控制后，虽然在试车台可对发动机起动过程进行精确控制，但对于发动机自身的机械式起动时序机构(DS-8A)，现有的试车台未考虑如何对其提供调整核对协助。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种航空发动机试车台起动测控方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种航空发动机试车台起动测控方法，其用于对航空发动机自身配置的机械式起动时序机构提供调整依据，所述机械式起动时序机构通过凸轮轴电机匀速旋转带动八组继电器触头动作来分别实现定时控制功能。所述机械式起动时序机构的八组继电器受凸轮轴电机控制，所实现的主要时序包括：起动后20±1S，第五继电器触头动作，此时开始向发动机工作喷嘴供燃油，并被点火器点燃，燃烧室全面工作；所述试车台通过PLC对航空发动机进行起动时序控制，其包括如下步骤，其包括如下步骤：

步骤A，在所述试车台上按照所述机械式起动时序机构的理论时序对发动机进行起动时序控制，记录所述航空发动机转速为5600r/min时的断开时间，如所记录的断开时间为42秒，则只需按照所述机械式起动时序机构的理论时序对所述机械式起动时序机构进行核对检查，如所述机械式起动时序机构的各继电器的时间在设计范围内，则所述机械式起动时序机构合格。

步骤B，如步骤A所记录的断开时间不是42秒，则按照以下公式计算所述机械式起动时序机构在开始向发动机工作喷嘴供燃油的调整时间：

上式中，t为时序控制中的调整时间，r_实测为发动机起动断开实际转速；T_实测为发动机起动断开实际时间，K₁和K₂为经验系数，取值条件如下表：

r<sub>实测</sub>(rpm/min)	K<sub>1</sub>	K<sub>2</sub>
			4200-4600(不包括4600)	0.8	0.2
4600-4900	0.6	0.4

步骤C，根据步骤B所获得的调整时间t，对所述机械式起动时序机构，以开始向发动机工作喷嘴供燃油的时间为20+t为标准进行调整，并检测其他时序是否在设计值范围内，如其他时序在设计值范围内，则完成调整，如不在设计值范围内，则所述机械式起动时序机构需要进行修理或者更换。

本发明所提供的航空发动机试车台起动测控方法，利用PLC可精确控制时序的特点，针对机械式起动时序机构各时间点与航空发动机性能的优化状态的关系，提供了一种反向调整航空发动机的机械式起动时序机构的方法，从而有效保障了航空发动机，特别是大修机能够处于一个优化的起动过程状态。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种航空发动机试车台起动测控方法，其用于对航空发动机自身配置的机械式起动时序机构提供调整依据，所述机械式起动时序机构通过凸轮轴电机匀速旋转带动八组继电器触头动作来分别实现定时控制功能。所述机械式起动时序机构的八组继电器受凸轮轴电机控制，所实现的主要时序包括：起动后20±1S，第五继电器触头动作，此时开始向发动机工作喷嘴供燃油，并被点火器点燃，燃烧室全面工作；所述试车台通过PLC对航空发动机进行起动时序控制，其包括如下步骤，

步骤A，在所述试车台上按照所述机械式起动时序机构的理论时序对发动机进行起动时序控制，记录所述航空发动机转速为5600r/min时的断开时间，如所记录的断开时间为42秒，则只需按照所述机械式起动时序机构的理论时序对所述机械式起动时序机构进行核对检查，如所述机械式起动时序机构的各继电器的时间在设计范围内，则所述机械式起动时序机构合格。

如背景技术所述，对于采用PLC技术进行时序控制的试车台，由于各个时间节点的时间精度可达10ms，因此可针对背景技术所提及的某涡桨发动机采用的机械式起动时序机构(DS-8A)的设计时序进行精密时间测试，对于所述机械式起动时序机构，由于定时精度为200ms，因此，在起动时序的设计数据中，对于每个时间点，均采用了冗余设定，只需要发动机能够整体满足要求即可。

发明人在长期实践中发现，所述航空发动机转速为5600r/min时的断开时间如为42秒，则所述航空发动机的起动过程做的效率、燃油消耗等均处于一个较佳的状态，因此，可采用这两个指标作为所述航空发动机起动过程最优化的参数设定。

步骤B，如步骤A所记录的断开时间不是42秒，则按照以下公式计算所述机械式起动时序机构在开始向发动机工作喷嘴供燃油的调整时间：

上式中，t为时序控制中的调整时间，r_实测为发动机起动断开实际转速；T_实测为发动机起动断开实际时间，K₁和K₂为经验系数，取值条件如下表：

r<sub>实测</sub>(rpm/min)	K<sub>1</sub>	K<sub>2</sub>
			4200-4600(不包括4600)	0.8	0.2
4600-4900	0.6	0.4

对于所述航空发动机处于新机、磨合机和大修机等不同的生命周期时，工作状态和性能都会有差异，特别是对于大修机这种已经使用了相当时间的所述航空发动机，由于机械部件不可避免的老化和损耗，其整体运行指标即便是处于设计指标的安全范围内，但整体的效率并不能确保处于最优状态。

发明人通过大量实践和测试发现，对于本发明所涉及的某涡桨发动机，其起动性能与开始向发动机工作喷嘴供燃油的时间点关联性最大，

且如同步骤A所述的，所述航空发动机转速为5600r/min时的断开时间如为42秒，则所述航空发动机的起动过程做的效率、燃油消耗等均处于一个较佳的状态，针对这个目标，可直接通过调整所述机械式起动时序机构在开始向发动机工作喷嘴供燃油的时间点来获得，发明人通过对大量实践数据进行分析，获得了本步骤中的经验公式，用于获取理论调整时间t。

步骤C，根据步骤B所获得的调整时间t，对所述机械式起动时序机构，以开始向发动机工作喷嘴供燃油的时间为20+t为标准进行调整，并检测其他时序是否在设计值范围内，如其他时序在设计值范围内，则完成调整，如不在设计值范围内，则所述机械式起动时序机构需要进行修理或者更换。

例如，当某台发动机在所述试车台测试过程中，实测断开转速为4300rpm/min,断开时间为43S时，根据步骤B的公式，可获得所述调整时间t的值为0.76，这样，将所述调整时间t值与所述机械式起动时序机构开始向发动机工作喷嘴供燃油的喷油嘴基准时间20S相加，即可获得对于该发动机配置的所述机械式起动时序机构需要调整的喷油嘴喷油时间为20.76S。

如前所述，所述机械式起动时序机构通过凸轮轴电机匀速旋转带动八组继电器触头动作来分别实现定时控制功能。其原理可参见背景技术提及的中国专利CN201310082681所提供的一种定时器凸轮结构，通过不同的触点来触发不同的继电器触头，也就是说，当调整所述机械式起动时序机构的主轴转速来调整对应开始向发动机工作喷嘴供燃油的继电器的时间时，相应的其他继电器的时间也会发生变化，

因此，需要对调整后所述机械式起动时序机构的其他时序进行测量，如其他时序在设计值范围内，则完成调整，如不在设计值范围内，则所述机械式起动时序机构需要进行修理或者更换。

完成调整后，可确保该航空发动机的起动过程处于一个优化的状态。

本发明所提供的航空发动机试车台起动测控方法，利用PLC可精确控制时序的特点，针对机械式起动时序机构各时间点与航空发动机性能的优化状态的关系，提供了一种反向调整航空发动机的机械式起动时序机构的方法，从而有效保障了航空发动机，特别是大修机能够处于一个优化的起动过程状态。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种航空发动机试车台起动测控方法，其特征在于，其用于对航空发动机自身配置的机械式起动时序机构提供调整依据，所述机械式起动时序机构通过凸轮轴电机匀速旋转带动八组继电器触头动作来分别实现定时控制功能。所述机械式起动时序机构的八组继电器受凸轮轴电机控制，所实现的主要时序包括：起动后20±1S，第五继电器触头动作，此时开始向发动机工作喷嘴供燃油，并被点火器点燃，燃烧室全面工作；所述试车台通过PLC对航空发动机进行起动时序控制，其包括如下步骤，其包括如下步骤：

步骤A，在所述试车台上按照所述机械式起动时序机构的理论时序对发动机进行起动时序控制，记录所述航空发动机转速为5600r/min时的断开时间，如所记录的断开时间为42秒，则只需按照所述机械式起动时序机构的理论时序对所述机械式起动时序机构进行核对检查，如所述机械式起动时序机构的各继电器的时间在设计范围内，则所述机械式起动时序机构合格。

步骤B，如步骤A所记录的断开时间不是42秒，则按照以下公式计算所述机械式起动时序机构在开始向发动机工作喷嘴供燃油的调整时间：

上式中，t为时序控制中的调整时间，r_实测为发动机起动断开实际转速；T_实测为发动机起动断开实际时间，K₁和K₂为经验系数，取值条件如下表：

r_实测(rpm/min) K₁ K₂ 4200-4600(不包括4600) 0.8 0.2 4600-4900 0.6 0.4

步骤C，根据步骤B所获得的调整时间t，对所述机械式起动时序机构，以开始向发动机工作喷嘴供燃油的时间为20+t为标准进行调整，并检测其他时序是否在设计值范围内，如其他时序在设计值范围内，则完成调整，如不在设计值范围内，则所述机械式起动时序机构需要进行修理或者更换。