CN110895201A - 一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于模拟试验技术,涉及一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置及方法。本发明的通过增加一阀门，测量阀门两端的压差，与指定值进行比较，控制阀门的开度，使得压差值等于燃油管路中燃油过载引起的位势变化值，在改变阀门开度的时候，同时必须控制发动流量模拟系统，使得燃油流量按要求变化。从而能够即模拟发动机入口压力又模拟增压泵出口的压力。

Description

一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置及方法
技术领域
本发明属于模拟试验技术,涉及一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置及方法。
背景技术
在直升机燃油系统地面模拟试验中，通常要求模拟直升机的正过载1g～3.5g，以验证燃油系统的供油能力。目前，直升机燃油系统地面模拟试验中正过载的模拟方法有两种，一种是通过燃油油面角进行模拟，另一种是通过采用油箱内抽负压的方法进行模拟。燃油油面角模拟方法主要是利用燃油液面与过载方向垂直的特点，通过过载计算出燃油液面相对燃油箱的油面角；然后再利用地面模拟试验中燃油液面为水平的特点，将油面角换算成试验台的角度，模拟因过载产生燃油液面和油箱的相对液面角，该方法模拟了油箱内液面到吸油口的相对位置的变化，没有模拟到发动机入口到燃油箱内液面这段管路中燃油过载。通过采用油箱内抽负压的方法进行模拟的方法主要是将发动机入口到燃油箱内液面这段燃油管路中的过载换算成流阻损失，通过对燃油箱中抽相应的真空，通过该真空值模拟因过载而导致燃油供油管路重力损失增大值，以验证发动机入口压力是否满足规定要求，该方法模拟了燃油管路中过载的影响，适用于发动机自吸供油时正过载的模拟，无法模拟增压供油时增压泵出口的压力。
发明内容
本发明的目的：提供一种既能模拟发动机入口压力又能模拟增压泵出口的压力直升机燃油系统正过载地面模拟装置及方法。
本发明的技术方案：
第一方面，提供一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置，包括：燃油箱2、增压泵1、燃油管路3、第一阀门10、第二阀门5、吸油泵9、吸油泵入口压力传感器7、流量计8、第一压力传感器6、第二压力传感器4，其中，
增压泵设置在燃油箱中，增压泵的入口连接至燃油箱，增压泵的出口连接至燃油管路；
第二阀门靠近燃油箱设置在燃油管路上，第一阀门远离燃油箱设置在燃油管路上；
在第二阀门两端的燃油管路上分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器；
流量计设置在燃油管路上并且位于吸油泵入口与第一压力传感器之间；
吸油泵设置在燃油管路上并且位于第一压力传感器与流量计之间；
吸油泵入口压力传感器设置在吸油泵与流量计之间的燃油管路上。
第二方面，提供了一种直升机燃油系统正过载地面模拟方法，该方法借助权利要求1所述的装置执行，所述方法包括：
根据试验要求，计算正过载情况下供油管路的流阻阈值；
将第二阀门设置为全开，调节第一阀门使得燃油流量达到预定值；
调节第二阀门同步调节第一阀门使得流量达到所述预定值，直到第二阀门的流阻达到阈值；
采集吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求；
根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻。
可选地，还包括：采集第一传感器和第二传感器的测量值，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻。
可选地，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求，具体包括：在吸油泵入口压力传感器的燃油压力值位于第一数值范围内且流量计的流量值位于第二数值范围内的情况下，将燃油系统判断为满足要求。
可选地，根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻，具体包括：在满足要求的情况下，调节第二阀门增加流阻直到不满足要求，将此时的流阻确定为最大正过载情况下的流阻；
在不满足要求的情况下，调节第二阀门减小流阻直到满足要求，将此时的流阻确定为最大正过载情况下的流阻。
第三方面，提供了一种直升机燃油系统正过载地面模拟方法，该方法借助权利要求1所述的装置执行，包括：
根据试验要求，计算正过载变化情况下供油管路的流阻变化率阈值；
将第二阀门设置为全开，调节第一阀门使得燃油流量达到预定值；
调节第二阀门同步调节第一阀门使得流量达到所述预定值，直到第二阀门的流阻变化率达到流阻变化率阈值；
采集吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求；
根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻变化率。
可选地，还包括采集第一传感器和第二传感器的测量值，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻变化率。
可选地，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求，具体包括：在吸油泵入口压力传感器的燃油压力值位于第一数值范围内且流量计的流量值位于第二数值范围内的情况下，将燃油系统判断为满足要求。
可选地，根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻变化率，具体包括：在满足要求的情况下，增加流阻变化率直到不满足要求，将此时的流阻变化率确定为正过载变化率情况下的最大流阻变化率；
在不满足要求的情况下，减小流阻变化率直到满足要求，将此时的流阻变化率确定为正过载变化率情况下的最大流阻变化率。
本发明的有益效果：本发明的一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置及方法，既能模拟发动机入口压力又能模拟增压泵出口的压力，能够确定直升机在各种正过载以及多种发动机供油流量的供油性能，减小进行飞行试验的风险，可以满足新型直升机燃油系统研制的需要。
附图说明
图1为根据本发明实施例的直升机燃油系统正过载地面模拟装置原理图。
其中，增压泵 1、燃油箱 2、燃油管路 3、第二压力传感器 4、第二阀门 5、第一压力传感器 6、吸油泵入口压力传感器 7、流量计 8、吸油泵 9、第一阀门 10。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。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。
本发明的关键点：在需要模拟过载的燃油管路中增加一阀门，测量阀门两端的压差，与指定值进行比较，控制阀门的开度，使得压差值等于燃油管路中燃油过载引起的位势变化值。在改变阀门开度的时候，同时必须控制发动流量模拟系统，使得燃油流量按要求变化。从而达到即模拟发动机入口压力又模拟增压泵出口的压力的要求。
本发明的一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置，包括：燃油箱2、增压泵1、燃油管路3、第一阀门10、第二阀门5、吸油泵9、吸油泵入口压力传感器7、流量计8、第一压力传感器6、第二压力传感器4，其中，增压泵设置在燃油箱中，增压泵的入口连接至燃油箱，增压泵的出口连接至燃油管路；第二阀门靠近燃油箱设置在燃油管路上，第一阀门远离燃油箱设置在燃油管路上；在第二阀门两端的燃油管路上分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器；流量计设置在燃油管路上并且位于吸油泵入口与第一压力传感器之间；吸油泵设置在燃油管路上并且位于第一压力传感器与流量计之间；吸油泵入口压力传感器设置在吸油泵与流量计之间的燃油管路上。
实施例
1、根据试验任务书提出的、在地面模拟的某一飞行姿态、过载系数n等供油试验要求，利用下式计算过载模拟系统所需控制的流阻△P：
ΔP＝(n-1)ρ(z2-z1)g
ρ为燃油密度；
z2是发动机入口的高度，z1是油箱内燃油液面的高度，z2在安装被试验的直升机燃油系统时确定，z1根据试验要求确定；
g为重力加速度；
过载系数n＝1～3.5g；
2、向燃油箱加注燃油：将油箱加油至z1高度；
3、调整模拟飞行姿态：使模拟装置的姿态为试验要求指定的姿态；
4、调整燃油流量：将第二阀门全开，通过采集流量计的流量值控制第一阀门开度，将流量计的流量值稳定在试验要求指定的流量；
5、调整第二阀门开度，通过测量第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻，使得流阻为步骤1中的计算的流阻，同步采集流量计的流量值控制第一阀门开度，将流量计的流量值稳定在步骤4控制的流量值；
6、试验获得满足供油能力要求的最大过载第二阀门的流阻：根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断系统供油能力是否符合要求；若当前供油能力满足要求，则将第二阀门开度减小，使得第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻△P增大1kPa，第二阀门开度的减小量按流阻与指定值的差值用PID控制。然后重新判断系统供油能力是否符合要求；若供油能力仍然满足要求，则再次将第二阀门的流阻△P增大1kPa，直到供油能力不能满足要求为止，则上次的第二阀门的流阻△P为满足供油能力要求的△P；
若当前供油能力不满足要求，则将第二阀门开度增大，使得第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻△P减小1kPa，开度的增大量按流阻与指定值的差值用PID控制。然后重新判断系统供油能力是否符合要求；若供油能力仍然不满足要求，则再次将第二阀门的流阻△P减小1kPa，直到供油能力能满足要求为止，则本次的第二阀门的流阻△P为满足供油能力要求的△P；
7、试验获得满足供油能力要求的最大过载变化率的第二阀门流阻变化率：将过载变化率换算成过在第二阀门两端压差变化率，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻变化率，控制第二阀门开度变化率，使得第二阀门的流阻变化率达到指定值，并通过采集流量计的流量值控制第一阀门开度使得流量不变，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断系统供油能力是否符合要求；
若当前供油能力满足要求，则将第二阀门开度变化率增加，使得第一传感器和第二传感器的测量值确定的第二阀门的流阻变化率增大一定值，第二阀门开度变化率的增大量按流阻与指定值的差值用PID控制。然后重新判断系统供油能力是否符合要求；若供油能力仍然满足要求，则再次将第二阀门的流阻变化率增大，直到供油能力不能满足要求为止，则上次的第二阀门的流阻变化率为满足供油能力要求的流阻变化率；
若当前供油能力不满足要求，则将第二阀门开度变化率减小，使得第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻变化率减小一定值，开度变化率的减小量按流阻变化率与指定值的差值用PID控制。然后重新判断系统供油能力是否符合要求；若供油能力仍然不满足要求，则再次将第二阀门的流阻变化率减小，直到供油能力能满足要求为止，则本次的第二阀门的流阻变化率为满足供油能力要求的流阻变化率；
本发明的直升机燃油系统正过载地面模拟方法，模拟正过载的情况下，包括：根据试验要求，计算正过载情况下供油管路的流阻阈值；将第二阀门设置为全开，调节第一阀门使得燃油流量达到预定值；调节第二阀门同步调节第一阀门使得流量达到所述预定值，直到第二阀门的流阻达到阈值；采集吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求；根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻。
可选地，还包括：采集第一传感器和第二传感器的测量值，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻。
可选地，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求，具体包括：在吸油泵入口压力传感器的燃油压力值位于第一数值范围内且流量计的流量值位于第二数值范围内的情况下，将燃油系统判断为满足要求。
可选地，根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻，具体包括：在满足要求的情况下，调节第二阀门增加流阻直到不满足要求，将此时的流阻确定为最大正过载情况下的流阻；在不满足要求的情况下，调节第二阀门减小流阻直到满足要求，将此时的流阻确定为最大正过载情况下的流阻。
本发明的一种直升机燃油系统正过载地面模拟方法，模拟过载变化率时包括：根据试验要求，计算正过载变化情况下供油管路的流阻变化率阈值；将第二阀门设置为全开，调节第一阀门使得燃油流量达到预定值；调节第二阀门同步调节第一阀门使得流量达到所述预定值，直到第二阀门的流阻变化率达到流阻变化率阈值；采集吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求；根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻变化率。
可选地，还包括采集第一传感器和第二传感器的测量值，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻变化率。
可选地，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求，具体包括：在吸油泵入口压力传感器的燃油压力值位于第一数值范围内且流量计的流量值位于第二数值范围内的情况下，将燃油系统判断为满足要求。
可选地，根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻变化率，具体包括：在满足要求的情况下，增加流阻变化率直到不满足要求，将此时的流阻变化率确定为正过载变化率情况下的最大流阻变化率；在不满足要求的情况下，减小流阻变化率直到满足要求，将此时的流阻变化率确定为正过载变化率情况下的最大流阻变化率。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种直升机燃油系统正过载地面模拟装置，其特征在于包括：燃油箱(2)、增压泵(1)、燃油管路(3)、第一阀门(10)、第二阀门(5)、吸油泵(9)、吸油泵入口压力传感器(7)、流量计(8)、第一压力传感器(6)、第二压力传感器(4)，其中，
增压泵设置在燃油箱中，增压泵的入口连接至燃油箱，增压泵的出口连接至燃油管路；
第二阀门靠近燃油箱设置在燃油管路上，第一阀门远离燃油箱设置在燃油管路上；
在第二阀门两端的燃油管路上分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器；
流量计设置在燃油管路上并且位于吸油泵入口与第一压力传感器之间；
吸油泵设置在燃油管路上并且位于第一压力传感器与流量计之间；
吸油泵入口压力传感器设置在吸油泵与流量计之间的燃油管路上。
2.一种直升机燃油系统正过载地面模拟方法，该方法借助权利要求1所述的装置执行，所述方法包括：
根据试验要求，计算正过载情况下供油管路的流阻阈值；
将第二阀门设置为全开，调节第一阀门使得燃油流量达到预定值；
调节第二阀门同步调节第一阀门使得流量达到所述预定值，直到第二阀门的流阻达到阈值；
采集吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求；
根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：采集第一传感器和第二传感器的测量值，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求，具体包括：在吸油泵入口压力传感器的燃油压力值位于第一数值范围内且流量计的流量值位于第二数值范围内的情况下，将燃油系统判断为满足要求。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻，具体包括：在满足要求的情况下，调节第二阀门增加流阻直到不满足要求，将此时的流阻确定为最大正过载情况下的流阻；
在不满足要求的情况下，调节第二阀门减小流阻直到满足要求，将此时的流阻确定为最大正过载情况下的流阻。
6.一种直升机燃油系统正过载地面模拟方法，该方法借助权利要求1所述的装置执行，其特征在于，包括：
根据试验要求，计算正过载变化情况下供油管路的流阻变化率阈值；
将第二阀门设置为全开，调节第一阀门使得燃油流量达到预定值；
调节第二阀门同步调节第一阀门使得流量达到所述预定值，直到第二阀门的流阻变化率达到流阻变化率阈值；
采集吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求；
根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻变化率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括采集第一传感器和第二传感器的测量值，根据第一传感器和第二传感器的测量值确定第二阀门的流阻变化率。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据吸油泵入口压力传感器的燃油压力值和流量计的流量值判断燃油系统是否满足要求，具体包括：在吸油泵入口压力传感器的燃油压力值位于第一数值范围内且流量计的流量值位于第二数值范围内的情况下，将燃油系统判断为满足要求。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据燃油系统是否满足要求，调节第二阀门确定最大正过载情况下的流阻变化率，具体包括：在满足要求的情况下，增加流阻变化率直到不满足要求，将此时的流阻变化率确定为正过载变化率情况下的最大流阻变化率；
在不满足要求的情况下，减小流阻变化率直到满足要求，将此时的流阻变化率确定为正过载变化率情况下的最大流阻变化率。
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Application publication date: 20200320

Assignee: HARBIN AIRCRAFT INDUSTRY (Group) Co.,Ltd.

Assignor: CHINA HELICOPTER RESEARCH AND DEVELOPMENT INSTITUTE

Contract record no.: X2022990000028

Denomination of invention: A positive overload ground simulation device and method for helicopter fuel system

Granted publication date: 20210709

License type: Common License

Record date: 20220113