CN112761794A - 一种航空发动机地面起动稳定裕度检查方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种航空发动机地面起动裕度检查方法，所述方法包括：根据所述航空发动机地面起动的涵盖范围确定第一裕度系数，根据所述第一裕度系数及起动理论加速供油量确定第一给定加油量，在预定条件下，以所述第一给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，使起动过程不出现喘振、超温现象；根据航空发动机的制造工艺及使用条件设定一非确定裕度系数，根据所述非确定裕度系数及第一裕度系数构建第二裕度系数，根据所述第二裕度系数及起动理论加速供油量确定第二给定加油量，在预定条件下，若以所述第二给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，起动过程不出现喘振、超温现象，则所述第一裕度系数为航空发动机起动加油量上限系数。

Description

一种航空发动机地面起动稳定裕度检查方法
技术领域
本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机地面起动稳定裕度检查方法。
背景技术
起动是航空发动机重要的特性之一，直接决定发动机的使用性能。随着航空发动机使用范围的推广，发动机的地面起动环境、发动机分散度、控制系统偏差等因素都会给发动机起动带来一定的问题，如起动过程喘振、失速、超温等，将直接影响发动机的使用。
如图1所示，起动作为发动机典型的过渡态过程，其气动失稳的原理与其它状态基本一致。目前发动机交付前需要进行起动功能和性能检查(无地面起动稳定裕度检查)，主要在给定条件(一般模拟装机状态)下，对发动机的冷热态起动检查考核。发动机采用设计的供油规律，在规定的时间内，能够起动至慢车转速即任务合格。而出厂检查通常是在当地大气环境条件，无法模拟高原、高低温等极端环境条件，存在部分发动机常温条件下正常，极端条件下起动裕度不足的问题。
航空发动机慢车以上稳定裕度检查主要采用模拟进口压力畸变等检查方法，由于起动过程为过渡状态，且进口空气流量相对于慢车以上状态较小，因此起动难以采用进口压力畸变的方法进行检查评估。
发明内容
本申请的目的是提供了一种航空发动机地面起动裕度检查方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种航空发动机地面起动裕度检查方法，所述方法包括：
根据所述航空发动机地面起动的涵盖范围确定第一裕度系数，根据所述第一裕度系数及起动理论加速供油量确定第一给定加油量，在预定条件下，以所述第一给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，使起动过程不出现喘振、超温现象；
根据航空发动机的制造工艺及使用条件设定一非确定裕度系数，根据所述非确定裕度系数及第一裕度系数构建第二裕度系数，根据所述第二裕度系数及起动理论加速供油量确定第二给定加油量，在预定条件下，若以所述第二给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，起动过程不出现喘振、超温现象，则所述第一裕度系数为航空发动机起动加油量上限系数。
进一步的，所述第一给定加油量为：wfdem1＝K1*wf设计
式中，wfdem1为第一给定加油量，K1为第一裕度系数，wf设计为起动理论加速供油量。
进一步的，所述预定条件为：T6-T1≥Ts
式中，T6为发动机排气温度，T1为发动机进气温度，Ts为设置的标志发动机热态的门槛值。
进一步的，所述第二裕度系数与非确定裕度系数及第一裕度系数的关系为：
K2＝K1+ΔK
式中，K1为第一裕度系数，K2为第二裕度系数，ΔK为非确定裕度系数。
进一步的，所述第二给定加油量为：wfdem2＝K2*wf设计
式中，wfdem2为第二给定加油量，K2为第二裕度系数，wf设计为起动理论加速供油量。
进一步的，所述第一裕度系数的范围为：1～1.5。
进一步的，所述非确定裕度系数的范围为：0.01～0.2。
进一步的，所述第一裕度系数与非确定裕度系数呈正相关。
本申请所提供的航空发动机地面起动稳定裕度检查方法可以对每台待交付的发动机起动稳定裕度进行评估和控制，保证交付发动机的起动分散度，以及在地面和空中允许的极端条件下起动可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为现有技术的航空发动机起动状态曲线示意图。
图2为本申请的航空发动机地面起动稳定裕度检查方法流程图。
图3为本申请中的航空发动机地面起动给定油量曲线示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服现有技术的问题，本申请提供了一种航空发动机地面起动稳定裕度检查方法，通过对起动供油边界的检查反映航空发动机的起动稳定裕度，使其能够适应批量交付航空发动机的需要。
如图2所示，本申请提供的航空发动机地面起动裕度检查方法包括：
S1、根据航空发动机地面起动的涵盖范围确定第一裕度系数，涵盖范围一般指的是发动机地面起动与模拟高空起动的差值，根据第一裕度系数及起动理论加速供油量确定第一次给定加油量，在预定条件下，以第一次给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，使起动过程不出现喘振、超温现象；
在本申请中，控制系统第一次给定加油量为：wfdem1＝K1*wf设计，wfdem1为第一次起动检查的给定加速供油量，K1为第一次起动检查时的第一裕度系数，wf设计为起动理论加速供油量。
进一步的，上述预定条件为：T6-T1≥Ts，T6为发动机排气温度，T1为发动机进气温度，Ts为设置的标志发动机热态(普遍工作状态)的门槛值
S2、根据航空发动机的制造工艺及使用条件设定一非确定裕度系数，根据非确定裕度系数及第一裕度系数构建第二裕度系数，根据第二裕度系数及起动理论加速供油量确定第二给定加油量，在预定条件下，若以第二给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，起动过程不出现喘振、超温现象，则第一裕度系数为航空发动机起动加油量上限系数。
在本申请中，控制系统第二次给定加油量为：wfdem2＝K2*wf设计，wfdem2为第二次起动检查的给定加速供油量，K2为第二次起动检查时的第二裕度系数，wf设计为起动理论的加速供油量。
其中，第二预定系数K2＝K1+ΔK。
同样的，此步骤中的预定条件与上一步骤中的预定条件相同，即T6-T1≥Ts，T6为发动机排气温度，T1为发动机进气温度，Ts为设置的标志发动机热态(普遍工作状态)的门槛值。
如图3所示，第二裕度系数K2表征保证各种使用条件下的稳定使用的裕度门槛值，第一裕度系数K1表征控制系统起动加油量上限，非确定裕度系数ΔK表征限制油量系数与边界油量系数的预设值。
完成本项检查后能保证在控制系统不超出第一裕度系数K1油量下发动机可以稳定起动。
本申请的航空发动机地面起动稳定裕度检查方法通过增加起动加速供油量，验证发动机起动过程的稳定裕度，实现了地面起动稳定裕度的检查。
在本申请优选实施例中，第一裕度系数的范围为：1～1.5，非确定裕度系数的范围为：0.01～0.2。
例如在本申请提供的一发动机地面起动与高空起动之差范围较大、要求较高的实施例中：
1)首先确定了第一裕度系数K1＝1.3，控制系统第一次的给定加油量设置为：wfdem1＝1.3*wf设计，在T6-T1≥150℃的条件下进行限制油量起动检查，起动过程不会出现喘振、超温现象。
2)之后设定一非确定裕度系数ΔK＝0.1，则第二裕度系数K2＝K1+ΔK＝1.3+0.1＝1.4，控制系统第二次的给定加油量设置为：wfdem2＝1.4*wf设计，同样在T6-T1≥150℃的条件下进行边界油量起动检查，起动过程不会出现喘振、超温现象。
因此，控制系统起动加油量上限系数设置为限制系数K1＝1.3。
又例如在本申请提供的另一发动机地面起动与高空起动之差范围较小、要求较低的实施例中：
1)首先确定了第一裕度系数K1＝1.1，控制系统第一次的给定加油量设置为：wfdem1＝1.1*wf设计，在T6-T1≥50℃的条件下进行限制油量起动检查，起动过程不会出现喘振、超温现象。
其中K1为1.1主要考虑起动范围较小，Ts为50℃，主要考虑发动机两次起动间隔时间较长。
2)之后，设定一非确定裕度系数ΔK＝0.05，则第二裕度系数K2＝K1+ΔK＝1.1+0.05＝1.15，控制系统第二次的给定加油量设置为：wfdem2＝1.15*wf设计，同样在T6-T1≥50℃的条件下进行边界油量起动检查，起动过程不会出现喘振、超温现象。
因此，控制系统起动加油量上限系数设置为限制系数K1＝1.1
从上述两个实施例还可以看出，当第一裕度系数K1较大时(1.3＞1.1)，相应的非确定裕度系数ΔK与其成正相关(0.1＞0.05)。
与现有方法相比，本申请提供的航空发动机地面起动稳定裕度检查方法，可以对每台待交付的发动机起动稳定裕度进行评估和控制，保证交付发动机的起动分散度，以及在地面和空中允许的极端条件下起动可靠。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所述航空发动机地面起动的涵盖范围确定第一裕度系数，根据所述第一裕度系数及起动理论加速供油量确定第一给定加油量，在预定条件下，以所述第一给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，使起动过程不出现喘振、超温现象；
根据航空发动机的制造工艺及使用条件设定一非确定裕度系数，根据所述非确定裕度系数及第一裕度系数构建第二裕度系数，根据所述第二裕度系数及起动理论加速供油量确定第二给定加油量，在预定条件下，若以所述第二给定加油量进行航空发动机的限制油量起动检查，起动过程不出现喘振、超温现象，则所述第一裕度系数为航空发动机起动加油量上限系数。
2.如权利要求1所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述第一给定加油量为：wfdem1＝K1*wf设计
式中，wfdem1为第一给定加油量，K1为第一裕度系数，wf设计为起动理论加速供油量。
3.如权利要求1所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述预定条件为：T6-T1≥Ts
式中，T6为发动机排气温度，T1为发动机进气温度，Ts为设置的标志发动机热态的门槛值。
4.如权利要求1所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述第二裕度系数与非确定裕度系数及第一裕度系数的关系为：
K2＝K1+△K
式中，K1为第一裕度系数，K2为第二裕度系数，△K为非确定裕度系数。
5.如权利要求1所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述第二给定加油量为：wfdem2＝K2*wf设计
式中，wfdem2为第二给定加油量，K2为第二裕度系数，wf设计为起动理论加速供油量。
6.如权利要求1所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述第一裕度系数的范围为：1～1.5。
7.如权利要求1所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述非确定裕度系数的范围为：0.01～0.2。
8.如权利要求6或7所述的航空发动机地面起动裕度检查方法，其特征在于，所述第一裕度系数与非确定裕度系数呈正相关。
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