CN113217195A - 一种航空发动机燃油系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发动机燃油系统，包括：油箱，用于存储燃油；低压泵，经供油管道连接油箱的出口端；高压齿轮泵，经供油管道连接低压泵的出口端；开度阀，经供油管道连接高压齿轮泵的出口端；两级过滤装置，其第一级过滤装置安装于高压齿轮泵的进口端前段，第二级过滤装置安装于开度阀的进口端前段；燃油调节阀，经供油管道连接开度阀的出口端；等压调节阀，其进口端连通第二级过滤装置与开度阀进口端之间的供油管道，用于调控所述开度阀的进口压力，其出口端连通开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道，用于调控开度阀的出口压力以及主油路，经供油管道连接所述燃油调节阀的出口端。本发明具有结构简单、供油动力可靠、自重轻等特点。

Description

一种航空发动机燃油系统

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，尤其涉及一种航空发动机燃油系统。

背景技术

对于航空发动机而言，燃油系统是重要的组成系统，其作用主要是连续不断地提供稳定质量的燃油用于燃烧，燃料燃烧将化学能转化为机械能和热能，形成高温高压燃气，燃气进入涡轮后膨胀做功，一部分膨胀功通过传动轴传递给压气机，另一部分则对外输出，作为战斗机机、导弹、无人机等的动力装置。

目前，航空发动机主要的供油方式为电动齿轮泵供油，但此种供油方式在需要高压供油时，存在耗电量大、电流高、易形成电磁干扰、降低其他附带电子设备的使用可靠性，同时，庞大的电机绕组结构大幅提高了发动机自重。

因此，如何研发出一种油泵供油动力可靠、自重轻且耗电量低的航空发动机燃油系统是本领域技术人员一项亟待解决的课题。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种航空发动机燃油系统，该航空发动机燃油系统利用发动机启动后转子的轴功输出提供高压油泵的动力来源，此种方式具有结构简单、供油动力可靠、自重轻且耗电量低等特点，能够解决现有供油方式存在的耗电量大、影响其他附带设备可靠性、自重较大等的技术问题。

本发明提供一种航空发动机燃油系统，包括：

油箱，用于存储燃油，

低压泵，经供油管道连接油箱的出口端，

高压齿轮泵，经供油管道连接低压泵的出口端，

开度阀，经供油管道连接高压齿轮泵的出口端，

两级过滤装置，其第一级过滤装置安装于高压齿轮泵的进口端前段，第二级过滤装置安装于开度阀的进口端前段，

燃油调节阀，经供油管道连接开度阀的出口端，

等压调节阀，其进口端连通第二级过滤装置与开度阀进口端之间的供油管道，用于调控开度阀的进口压力，其出口端连通开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道，用于调控开度阀的出口压力，及

主油路，经供油管道连接燃油调节阀的出口端；

其中，等压调节阀用于保证开度阀进口和出口两侧的稳定压差。

在其中一些实施例中，油箱和低压泵之间设置有粗油滤装置，其过滤精度为40-60μm。

在其中一些实施例中，低压泵为离心式增压泵；高压齿轮泵为航空发动机转子带转的泵体，其转速变化与航空发动机的转速变化同步；开度阀的开度值由步进电机控制。

在其中一些实施例中，低压泵和第一级过滤装置之间设置有燃滑油换热器，用于将航空发动机润滑油循环使用时产生的热量传递给燃油。

在其中一些实施例中，第一级过滤装置和第二级过滤装置均为细油滤，其过滤精度为6-12μm。

在其中一些实施例中，在第一级过滤装置上安装有用于指示第一级过滤装置堵塞的堵塞指示灯和用于分流泄压的油滤旁通阀。

在其中一些实施例中，在高压齿轮泵上并联安全阀，避免供油管道出现堵塞时压力过高而造成管道破裂或高压齿轮泵破坏。

在其中一些实施例中，主油路进一步包括：

第一主油路，用于开启航空发动机的点火模式，并带动高压齿轮泵增速，及

第二主油路，用于为航空发动机提供主油；

燃油调节阀用于调控第一主油路和第二主油路的燃油流量分配。

在其中一些实施例中，航空发动机燃油系统设置有停车电磁阀，安装于开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道上，停车电磁阀为常闭电磁阀。

在其中一些实施例中，当需要下达停车指令时，停车电磁阀开通，燃油进入燃油调节阀中，并依次关闭第二主油路和第一主油路。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提出的航空发动机燃油系统，该燃油系统利用航空发动机启动后转子的轴功输出提供高压油泵的动力来源，此种方式不仅能大幅提高油泵供油动力的可靠性，避免因电机电路故障带来了发动机空中停车风险，而且可以减少航空发动机自身的附件负载、大幅减小飞行平台的电源附带设备，达到降低自重的效果；

2、本发明提出的航空发动机燃油系统，该燃油系统通过设置等压调节阀，使得开度阀进口和出口两侧的压力平衡差，进而使得开度阀的流量调节更加稳定、精确，从而提高燃油系统的稳定性、可靠性和安全性；

3、本发明提出的航空发动机燃油系统，通过在开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道上设置停车电磁阀，不仅能够保证航空发动机停车过程的实现，而且在停车过程中，供油中断后，高压齿轮泵在发动机转子惯性余转的带动下，能够平稳降速，防止产生管路内的水锤效应，进而保障油路零件的可靠性；

4、本发明提出的航空发动机燃油系统具有结构简单、供油动力可靠、自重轻且耗电量低等特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明航空发动机燃油系统一个实施例的结构示意框图。

图中：

1、油箱；2、粗油滤装置；3、低压泵；4、燃滑油换热器；5、第一级过滤装置；6、高压齿轮泵；7、第二级过滤装置；8、开度阀；9、燃油调节阀；10、等压调节阀；11、第一主油路；12、第二主油路；13、停车电磁阀；

51、堵塞指示灯；52、油滤旁通阀；

61、安全阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1所示，在本发明航空发动机燃油系统的一个示意性实施例中，该航空发动机燃油系统包括：

油箱1，用于存储燃油，

低压泵3，经供油管道连接油箱1的出口端，

高压齿轮泵6，经供油管道连接低压泵3的出口端，

开度阀8，经供油管道连接高压齿轮泵6的出口端，

两级过滤装置，其第一级过滤装置5安装于高压齿轮泵6的进口端前段，第二级过滤装置7安装于开度阀8的进口端前段，

燃油调节阀9，经供油管道开度阀8的出口端，

等压调节阀10，其进口端连通第二级过滤装置7与开度阀8进口端之间的供油管道，用于调控开度阀8的进口压力，其出口端连通开度阀8出口端与燃油调节阀9之间的供油管道，用于调控开度阀8的出口压力，及

主油路，经供油管道连接燃油调节阀9的出口端；

其中，等压调节阀10用于保证开度阀8进口和出口两侧的稳定压差。

在上述示意性实施例中，该航空发动机燃油系统利用航空发动机启动后转子的轴功输出提供高压油泵的动力来源，此种方式不仅能大幅提高油泵供油动力的可靠性，避免因电机电路故障带来了发动机空中停车风险，而且可以减少航空发动机自身的附件负载、大幅减小飞行平台的电源附带设备，达到降低自重的效果；同时，本发明实施例通过通过设置等压调节阀，使得开度阀进口和出口两侧的压力平衡差，进而使得开度阀的流量调节更加稳定、精确，从而提高燃油系统的稳定性、可靠性和安全性。

在一些实施例中，油箱1和低压泵3之间设置有粗油滤装置2，其过滤精度为40-60μm。

在上述实施例中，本发明在油箱1和低压泵3之间设置有粗油滤装置2，用于过滤燃油中的杂质，以便于提高后续的燃油效率。

在一些实施例中，低压泵3为离心式增压泵；高压齿轮泵6为航空发动机转子带转的泵体，其转速变化与航空发动机的转速变化同步；开度阀8的开度值由步进电机控制。

在上述实施例中，本发明的低压泵3为离心式增压泵，用于将燃油送入后续的设备中；开度阀8的开度值由步进电机控制，步进电机的控制由ECU根据给定转速(或设定转速)和实际转速的PID控制，来调节燃油流量，从而反馈到转速调节。

在一些实施例中，低压泵3和第一级过滤装置5之间设置有燃滑油换热器4，用于将航空发动机润滑油循环使用时产生的热量传递给燃油。

在上述实施例中，本发明还在低压泵3和第一级过滤装置5之间设置燃滑油换热器4，在燃滑油换热器4上设置有进口和出口，分设于燃滑油换热器4的顶部和底部(如图1燃滑油换热器4顶部和底部箭头标识位置处所示)，主要用于将航空发动机润滑油循环使用时产生的热量传递给燃油，从而达到降低润滑油的温度，同时达到预热燃油的目的，能够增强燃油的流动性，减小流阻。

在一些实施例中，第一级过滤装置5和第二级过滤装置7均为细油滤，其过滤精度为6-12μm，优选6μm。

在上述实施例中，第一级过滤装置5和第二级过滤装置7均为细油滤，其作用在于过滤燃油中的细微杂质，以保障高压齿轮泵6和开度阀8的安全使用要求。

在一些实施例中，在第一级过滤装置5上安装有用于指示第一级过滤装置5堵塞的堵塞指示灯51和用于分流泄压的油滤旁通阀52。

在上述实施例中，当第一级过滤装置5长期使用出现部分堵塞时，进出口压差达到警示值时(例如70kpa)，此时堵塞指示灯51亮起并报警，提醒使用者及时更换或清洗第一级过滤装置5，但此时该过滤装置仍可继续有效使用；当过滤装置的进出口压差达到安全值时(例如100kpa)，油滤旁通阀52达到开启压力，形成通路分流并泄压，此时堵塞指示频闪并报警，此时发动机不能长期工作，应及时采取停车措施。

在一些实施例中，在高压齿轮泵6上并联安全阀61，避免供油管道出现堵塞时压力过高而造成管道破裂或高压齿轮泵6破坏。

在上述实施例中，当高压齿轮泵6的压力高于安全值时，安全阀61开启泄压，从而保证燃油系统的安全性。

在一些实施例中，主油路进一步包括：

第一主油路11，用于开启航空发动机的点火模式，并带动高压齿轮泵6增速，及

第二主油路12，用于为航空发动机提供主油；

燃油调节阀9用于调控第一主油路11和第二主油路12的燃油流量分配。

在一些实施例中，航空发动机燃油系统设置有停车电磁阀13，安装于开度阀8出口端与燃油调节阀9之间的供油管道上，停车电磁阀13为常闭电磁阀。

在一些实施例中，当需要下达停车指令时，停车电磁阀13开通，燃油进入燃油调节阀9中，并依次关闭第二主油路12和第一主油路11。

在上述实施例中，燃油流经开度阀8后分3路，其中第一路流经等压调节阀10，第二路流经燃油调节阀9，该阀主要是进行第一主油路11和第二主油路12的流量分配，第三路燃油流经开度阀8后的第3路流经一个停车电磁阀13。

具体地，第二路燃油流经燃油调节阀9，随着该路燃油的进入，首先开启第一主油路11供油，航空发动机开启点火模式，航空发动机点火启动成功后继续带转，转速上升，同时带动高压齿轮泵增速，导致油路持续增压，然后开启第二主油路12，给航空发动机提供主油。

第三路燃油流经开度阀8后的第3路流经一个停车电磁阀，该电磁阀为常闭电磁阀，当需要下达停车指令时，该电磁阀开通，燃油进入燃油调节阀9，依次关闭第二主油路12和第一主油路11。

下面结合附图1对本发明航空发动机燃油系统的一个实施例的工作过程进行说明：

(1)燃油从油箱1进入粗油滤装置2中进行过滤处理后，进入低压泵3中，再由低压泵3将过滤后的燃油送入燃滑油换热器4中，由燃滑油换热器4中的润滑油循环使用时产生的热量传递给燃油，从而达到预热燃油。提高燃油流动性，同时降低润滑油油温的效果；

(2)燃油流经燃滑油换热器4后，进入第一级过滤装置5中，从而过滤掉燃油中的细小杂质，随后，燃油继续流经高压齿轮泵6和第二级过滤装置7进行二级过滤，并形成高压供油油路；

(3)高压供油油路一部分流经开度阀8，另一部分流经等压调节阀10，由等压调节阀10调控开度阀8的进口和出口两侧的压力，从而保障开度阀8两侧的稳定压差；

(4)燃油流经开度阀8后分3路，其中第一路流经等压调节阀10；第二路流经燃油调节阀9，该阀主要是进行第一主油路11和第二主油路12的流量分配，其中，第二路燃油流经燃油调节阀9，随着该路燃油的进入，首先开启第一主油路11供油，航空发动机开启点火模式，航空发动机点火启动成功后继续带转，转速上升，同时带动高压齿轮泵增速，导致油路持续增压，然后开启第二主油路12，给航空发动机提供主油；第三路燃油流经开度阀后的第3路流经一个停车电磁阀13，其中，第三路燃油流经开度阀8后的第3路流经一个停车电磁阀13，该电磁阀为常闭电磁阀，当需要下达停车指令时，该电磁阀开通，燃油进入燃油调节阀9，依次关闭第二主油路12和第一主油路11。

通过对本发明航空发动机燃油系统的多个实施例的说明，可以看到本发明航空发动机燃油系统实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、可靠性强、安全性高。本发明提出的航空发动机燃油系统，首先利用航空发动机启动后转子的轴功输出提供高压油泵的动力来源，此种方式不仅能大幅提高油泵供油动力的可靠性，避免因电机电路故障带来了发动机空中停车风险；其次，该燃油系统通过设置等压调节阀，使得开度阀进口和出口两侧的压力平衡差，进而使得开度阀的流量调节更加稳定、精确，从而提高燃油系统的稳定性、可靠性和安全性；最后，通过在开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道上设置停车电磁阀，不仅能够保证航空发动机停车过程的实现，而且在停车过程中，供油中断后，高压齿轮泵在发动机转子惯性余转的带动下，能够平稳降速，防止产生管路内的水锤效应，进而保障油路零件的可靠性；

2、重量轻。本发明提出的航空发动机燃油系统可以减少航空发动机自身的附件负载、大幅减小飞行平台的电源附带设备，达到降低自重的效果。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种航空发动机燃油系统，其特征在于，包括：

油箱，用于存储燃油，

低压泵，经供油管道连接所述油箱的出口端，

高压齿轮泵，经供油管道连接所述低压泵的出口端，

开度阀，经供油管道连接所述高压齿轮泵的出口端，

两级过滤装置，其第一级过滤装置安装于所述高压齿轮泵的进口端前段，第二级过滤装置安装于所述开度阀的进口端前段，

燃油调节阀，经供油管道连接所述开度阀的出口端，

等压调节阀，其进口端连通所述第二级过滤装置与开度阀进口端之间的供油管道，用于调控所述开度阀的进口压力，其出口端连通所述开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道，用于调控所述开度阀的出口压力，及

主油路，经供油管道连接所述燃油调节阀的出口端；

其中，所述等压调节阀用于保证开度阀进口和出口两侧的稳定压差。

2.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，所述油箱和低压泵之间设置有粗油滤装置，其过滤精度为40-60μm。

3.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，所述低压泵为离心式增压泵；所述高压齿轮泵为航空发动机转子带转的泵体，其转速变化与所述航空发动机的转速变化同步；所述开度阀的开度值由步进电机控制。

4.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，所述低压泵和第一级过滤装置之间设置有燃滑油换热器，用于将航空发动机润滑油循环使用时产生的热量传递给燃油。

5.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，所述第一级过滤装置和第二级过滤装置均为细油滤，其过滤精度为6-12μm。

6.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，在所述第一级过滤装置上安装有用于指示第一级过滤装置堵塞的堵塞指示灯和用于分流泄压的油滤旁通阀。

7.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，在所述高压齿轮泵上并联安全阀，避免供油管道出现堵塞时压力过高而造成管道破裂或高压齿轮泵破坏。

8.根据权利要求1所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，所述主油路进一步包括：

第一主油路，用于开启航空发动机的点火模式，并带动所述高压齿轮泵增速，及

第二主油路，用于为航空发动机提供主油；

所述燃油调节阀用于调控所述第一主油路和第二主油路的燃油流量分配。

9.根据权利要求8所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，所述航空发动机燃油系统设置有停车电磁阀，安装于所述开度阀出口端与燃油调节阀之间的供油管道上，所述停车电磁阀为常闭电磁阀。

10.根据权利要求9所述的航空发动机燃油系统，其特征在于，当需要下达停车指令时，所述停车电磁阀开通，燃油进入所述燃油调节阀中，并依次关闭所述第二主油路和第一主油路。

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