CN114151149B - 一种燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,包括主燃油系统、滑油系统、发动机进口整流支板和控制系统,所述主燃油系统还包括第一阀门,所述主燃油调节器的第一输出端与所述发动机进口整流支板连接,且该连接管路上设置所述第一阀门;所述滑油系统还包括第二阀门,所述滑油回油泵的第一输出端与所述发动机进口整流支板连接,且该连接管路上设置所述第二阀门,所述第一阀门和所述第二阀门均与所述控制系统连接。本发明在满足热管理系统散热和防冰要求的同时,充分挖掘发动机系统热沉,减少发动机防冰引气。
Description
技术领域
本公开涉及航空发动机技术领域,尤其涉及一种燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统。
背景技术
未来大推力高马赫数航空发动机拥有大量的机载设备,发热功率大,同时为了提高飞机的隐身性能,对飞机表面开口进行了限制,减小了冲压空气的进气面积,因此采用传统空气循环冷却已经不能满足冷却需求。另外,为满足推力系统的要求,发动机燃油泵的流量要高于三代机约70%,这导致在燃油消耗较小的工况,燃油升温严重。因此以发动机为动力装置的战机面临着系统发热严重,但散热无法满足需求的问题;同时,飞机在爬升和返航过程中,面临发动机进口整流支板和整流帽罩结冰的问题,大部分防冰系统通常引入压缩部件出口热气,加热发动机进口整流支板和整流帽罩,防止表面结冰,保证整流支板和帽罩功能正常,但是空气的焓值很低,需要从发动机主流引入大量气流,导致发动机性能降低。
发明内容
有鉴于此,本公开实施例提供一种燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,以解决燃气涡轮发动机的燃滑油散热和防冰问题。在满足热管理系统散热和防冰要求的同时,充分挖掘发动机系统热沉,减少发动机防冰引气。现有的热管理系统需要采用一个甚至多个换热器以及常规防冰系统,且需要采用防冰控制装置与引气转换装置等,本发明方案的基础技术成熟可靠,基本不额外增加其他装置,可大幅降低发动机燃滑油热管理与防冰系统研制成本,有利于发动机减重,并减少代偿损失。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,包括主燃油系统、滑油系统、发动机进口整流支板和控制系统,
所述主燃油系统包括在燃油流动方向上依次连通的飞机油箱、增压泵、低压油滤、主燃油泵和主燃油调节器,所述主燃油系统还包括第一阀门,所述主燃油调节器的第一输出端与所述发动机进口整流支板连接,且该连接管路上设置所述第一阀门;
所述滑油系统包括在滑油流动方向上依次连通的滑油箱、滑油泵、滑油滤、发动机零部件和滑油回油泵,所述滑油系统还包括第二阀门,所述滑油回油泵的第一输出端与所述发动机进口整流支板连接,且该连接管路上设置所述第二阀门,所述第一阀门和所述第二阀门均与所述控制系统连接。
进一步地,还包括发动机进口整流帽罩,所述发动机进口整流帽罩与所述发动机进口整流支板双向连通。
进一步地,所述主燃油系统还包括第三阀门,所述主燃油调节器的第一输出端还与所述主燃油泵的输入端连接,且该连接管路上设置所述第三阀门,所述第三阀门与所述控制系统连接。
进一步地,所述主燃油系统还包括第一燃油温度传感器,所述第一燃油温度传感器设置在所述主燃油调节器的第一输出端,所述第一燃油温度传感器与所述控制系统连接;
所述第一燃油温度传感器采集所述主燃油调节器第一输出端的燃油温度,并将该燃油温度传输至所述控制系统,所述控制系统将获取的燃油温度与预设的第一阈值进行对比,当燃油温度高于预设第一阈值,则控制所述第一阀门打开,控制所述第三阀门关闭,当燃油温度低于预设第一阈值,则控制所述第一阀门关闭,控制所述第三阀门打开。
进一步地,所述主燃油系统还包括第四阀门和第五阀门,所述发动机进口整流支板的第一输出端还与所述增压泵的输入端连接,且该连接管路上设置所述第四阀门,所述发动机进口整流支板的第一输出端还与所述飞机油箱连接,且该连接管路上设置所述第五阀门,所述第四阀门和第五阀门均与所述控制系统连接。
进一步地,所述主燃油系统还包括第二燃油温度传感器,所述第二燃油温度传感器设置在所述发动机进口整流支板的第一输出端,所述第二燃油温度传感器与所述控制系统连接;
所述第二燃油温度传感器采集所述发动机进口整流支板的第一输出端的燃油温度,并将该燃油温度传输至所述控制系统,所述控制系统将获取的燃油温度与预设的第二阈值进行对比,当燃油温度高于预设第二阈值,则控制所述第五阀门打开,控制所述第四阀门关闭,当燃油温度低于预设第二阈值,则控制所述第五阀门关闭,控制所述第四阀门打开。
进一步地,所述滑油系统还包括第六阀门、第一燃滑油散热器;所述滑油回油泵的第二输出端与所述滑油箱连接,且该连接管路上设置所述第六阀门和燃滑油散热器。
进一步地,所述滑油系统还包括滑油温度传感器,所述发动机进口整流支板的第二输出端与所述滑油箱连接,且该连接管路上设置所述滑油温度传感器,所述滑油温度传感器与所述控制系统连接;
所述滑油温度传感器采集所述发动机进口整流支板的第二输出端的滑油温度,并将该滑油温度传输至所述控制系统,所述控制系统将获取的滑油温度与预设的第三阈值进行对比,当滑油温度高于预设第三阈值时,则控制所述第六阀门打开。
进一步地,所述主燃油系统还包括依次连接在所述主燃油调节器之后的第二燃滑油散热器、主燃油分布器和主燃烧室,由所述主燃油调节器的第二输出端流出的燃油通过所述第二燃滑油散热器和主燃油分布器进入所述主燃烧室。
进一步地,所述滑油系统中的所述发动机零部件包括滑油系统的前腔、中腔、后腔和附件机匣。
本发明能够有机结合燃滑油热管理系统与防冰系统的需求,同时解决燃气涡轮发动机燃油热沉不足和发动机进口布局容易结冰的问题,具有易实施、易改造、高集成的优点。
燃油经过燃油控制系统各个部件后,燃油的温度较高并已接近燃油的结焦温度。由于回油量较大,此时较高温度的燃油不能直接进入燃烧室或返回飞机油箱,此外,滑油系统的高温滑油降温所需的散热量大,仅依靠燃滑油散热器散热,给燃油控制系统带来了更大的负担,所以燃滑油热管理防冰综合控制系统采取燃滑油系统热管理系统与防冰系统综合管理燃滑油热质流分配的手段来解决燃油热沉不足和发动机进口布局结冰的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明燃滑油系统热管理与防冰系统综合控制系统实例一示意图;
图2为本发明燃滑油系统热管理与防冰系统综合控制系统实例二示意图;
图3为本发明燃滑油系统热管理与防冰系统综合控制系统实例三示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
要说明的是,下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见,本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中,且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开,所属领域的技术人员应了解,本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施,且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说,可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外,可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想,图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外,在以下描述中,提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而,所属领域的技术人员将理解,可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
本发明采用燃滑油热管理系统与防冰系统综合控制方案来解决燃油散热的问题,具体技术措施为,在传统燃油系统中,通常采用齿轮泵作为主燃油泵,由于主燃油泵为定量泵,燃油流量普遍大于主燃烧室所需流量,因此,需要在主燃油调节器中将多余的燃油送回至主泵前,本方案则通过控制阀门,将齿轮泵多余的高温燃油引入发动机整流支板或整流帽罩,利用发动机进口低温空气对燃油进行降温,同理,滑油系统中高温滑油可先通过发动机进口整流支板和帽罩进行散热,如果流经整流支板和帽罩的滑油温度依然过高,再打开控制阀,利用燃滑油散热器进行对滑油进行散热。
接下来,参考附图1-3,对本发明作进一步解释说明。
如图1所示,所述主燃油系统包括在燃油流动方向上依次连通的飞机油箱1、增压泵2、低压油滤3、主燃油泵(齿轮泵)4和主燃油调节器5;由于主燃油泵(齿轮泵)4为定量泵,燃油流量明显多于主燃烧室8所需流量,计量后的燃油通过燃滑油散热器6和主燃油分布器7进入发动机主燃烧室8,多余燃油从主燃油调节器5流经控制阀门10进入发动机进口整流支板12,发动机数控系统可根据燃油温度传感器9所采集的燃油温度,自动调节阀门10和阀门11以改变进入进口整流支板12的燃油流量,当温度传感器13采集的燃油温度高于限制值时,通过数控打开控制阀门15,燃油返回飞机油箱,当温度低于限制值时,关闭控制阀门15,打开控制阀门14,燃油回到增压泵2前。
如图2所示,实例二在实例一的基础上新增一股燃油流路,燃油经过部分整流支板12后,进入发动机整流帽罩16利于进口冲压空气进一步降温,再通过另一部分整流支板12返回至飞机油箱1或增压泵2前。
如图3所示,实例三在滑油系统的基础上新增一股滑油流路,从滑油箱17出来的低温滑油经过滑油泵18加温加压。经过滑油滤19过滤后,分别进入前腔20、中腔21、后腔22和附件机匣23,再汇总后流经滑油回油泵24,此时的高温滑油流经部分整流支板12和整流帽罩16进行降温,再通过部分整流支板12再次降温返回滑油箱17,可利用阀门25调节滑油流量,当滑油温度传感器28采集的滑油温度超过限制值时,可再打开控制阀门26,依靠燃滑油散热器27、整流支板12和整流帽罩16同时对滑油进行综合控制降温。
本发明结合防冰系统和燃油控制系统需求,将部分的高温燃油引入发动机进口整流支板和整流帽罩,通过进口低温空气吸收高温燃油的热量,同时达到燃油降温和防止表面结冰的效果。
本发明结合防冰系统和滑油系统的需求,将高温滑油引入发动机进口整流支板和整流帽罩,通过进口低温空气吸收高温滑油的热量,达到滑油降温的目的。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开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公开揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,其特征在于,包括主燃油系统、滑油系统、发动机进口整流支板和控制系统,
所述主燃油系统包括在燃油流动方向上依次连通的飞机油箱、增压泵、低压油滤、主燃油泵和主燃油调节器,所述主燃油系统还包括第一阀门,所述主燃油调节器的第一输出端与所述发动机进口整流支板连接,且该连接管路上设置所述第一阀门;
所述滑油系统包括在滑油流动方向上依次连通的滑油箱、滑油泵、滑油滤、发动机零部件和滑油回油泵,所述滑油系统还包括第二阀门,所述滑油回油泵的第一输出端与所述发动机进口整流支板连接,且该连接管路上设置所述第二阀门,所述第一阀门和所述第二阀门均与所述控制系统连接;
所述主燃油系统还包括第三阀门,所述主燃油调节器的第一输出端还与所述主燃油泵的输入端连接,且该连接管路上设置所述第三阀门,所述第三阀门与所述控制系统连接;
所述主燃油系统还包括第一燃油温度传感器,所述第一燃油温度传感器设置在所述主燃油调节器的第一输出端,所述第一燃油温度传感器与所述控制系统连接;
所述第一燃油温度传感器采集所述主燃油调节器第一输出端的燃油温度,并将该燃油温度传输至所述控制系统,所述控制系统将获取的燃油温度与预设的第一阈值进行对比,当燃油温度高于预设第一阈值,则控制所述第一阀门打开,控制所述第三阀门关闭,当燃油温度低于预设第一阈值,则控制所述第一阀门关闭,控制所述第三阀门打开;
所述主燃油系统还包括第四阀门和第五阀门,所述发动机进口整流支板的第一输出端还与所述增压泵的输入端连接,且该连接管路上设置所述第四阀门,所述发动机进口整流支板的第一输出端还与所述飞机油箱连接,且该连接管路上设置所述第五阀门,所述第四阀门和第五阀门均与所述控制系统连接;
所述主燃油系统还包括第二燃油温度传感器,所述第二燃油温度传感器设置在所述发动机进口整流支板的第一输出端,所述第二燃油温度传感器与所述控制系统连接;
所述第二燃油温度传感器采集所述发动机进口整流支板的第一输出端的燃油温度,并将该燃油温度传输至所述控制系统,所述控制系统将获取的燃油温度与预设的第二阈值进行对比,当燃油温度高于预设第二阈值,则控制所述第五阀门打开,控制所述第四阀门关闭,当燃油温度低于预设第二阈值,则控制所述第五阀门关闭,控制所述第四阀门打开。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,其特征在于,还包括发动机进口整流帽罩,所述发动机进口整流帽罩与所述发动机进口整流支板双向连通。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,其特征在于,所述滑油系统还包括第六阀门、第一燃滑油散热器;所述滑油回油泵的第二输出端与所述滑油箱连接,且该连接管路上设置所述第六阀门和燃滑油散热器。
4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,其特征在于,所述滑油系统还包括滑油温度传感器,所述发动机进口整流支板的第二输出端与所述滑油箱连接,且该连接管路上设置所述滑油温度传感器,所述滑油温度传感器与所述控制系统连接;
所述滑油温度传感器采集所述发动机进口整流支板的第二输出端的滑油温度,并将该滑油温度传输至所述控制系统,所述控制系统将获取的滑油温度与预设的第三阈值进行对比,当滑油温度高于预设第三阈值时,则控制所述第六阀门打开。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,其特征在于,所述主燃油系统还包括依次连接在所述主燃油调节器之后的第二燃滑油散热器、主燃油分布器和主燃烧室,由所述主燃油调节器的第二输出端流出的燃油通过所述第二燃滑油散热器和主燃油分布器进入所述主燃烧室。
6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃滑油热管理与防冰综合控制系统,其特征在于,所述滑油系统中的所述发动机零部件包括滑油系统的前腔、中腔、后腔和附件机匣。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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