CN114233479A - 一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机起动点火技术领域，特别涉及一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法。该控制方法包括：步骤S1、根据充放电周期确定放电时间及充电时间；步骤S2、根据放电时间确定第二电阻阻值；步骤S3、根据充电时间确定控制电压Ua的最大值；步骤S4、根据控制电压Ua的最大值确定第一电阻阻值；步骤S5、确定所述第一电阻与所述第二电阻总阻值；步骤S6、根据所述总阻值及选取的第一电容的电容值，确定每个放电频率对应的控制电压值；步骤S7、根据每个放电频率对应的控制电压值对所述航空用点火电路压控振荡器进行控制。本申请通电测试后，变频功能正常，抗电磁骚扰能力强，放电频率性能稳定。

Description

一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法
技术领域
本申请属于航空发动机起动点火技术领域，特别涉及一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法。
背景技术
航空发动机起动点火系统由点火装置、点火电缆及点火电嘴组成，见图1。
航空发动机起动点火系统的工作原理：点火装置将发动机供电电源提供的低压电能变换为高压脉冲电能，通过点火电缆向点火电嘴传输，在点火电嘴放电端瞬间释放，产生高能量的放电火花，用于点燃发动机燃烧室内的燃油、空气混合气，进而起动发动机。
点火装置的电路是点火系统电路的主要组成部分，放电频率可控可变的点火装置电路组成主要由：电源电路、升压电路、放电频率控制电路、贮能电路及输出电路五个电路单元。其中放电频率控制电路通常由多谐振荡器产生方波控制信号去控制升压电路工作，而改变振荡频率依赖于改变定时电阻器电阻值的方法实现，以单时基电路XX555为例的振荡器电路原理图见图2。
图2中电阻器R1、R2和电容器C1组成RC定时网络，电源通过电阻器R1、R2对电容器C1充电，当电容器C1的电压达到电路所设定的阀值电压2/3E时，电路的输出状态发生翻转，放电端呈现低电平，电容器C1通过电阻器R2放电，电容器C1的充电过程结束，进入放电阶段，此时输出端电平由电容器充电阶段的高电平转变为电容器放电阶段的低电平；当电容器C1在放电过程中当其电压低于电路触发端设定的电压值1/3E时，电路的输出状态再次发生翻转，放电端呈现高电平，电源再次通过电阻器R1、R2对电容器C1充电，如此重复充放电过程，在输出端输出高低电平定时转换的方波信号。
电路改变振荡频率是通过改变充电电阻器R1来实现的，通常是根据所需变频的点数选取相应数量的充电电阻器，并使用等量位数的数控机械切换开关或者是数控电子模拟开关来进行切换电路的振荡频率。
由于点火装置所需的最低放电频率通常很低，仅数Hz，这种改变频率的电路方式因定时电容器的电容量限制导致所选取的电阻值通常非常大，大到数百千欧母甚至兆欧母数量级，并且这种电阻、开关网络在印制电路板上所占的面积也是比较大的。这样的设计在高能量放电脉冲存在的点火装置中极易使振荡电路的高阻抗端口受到电磁骚扰源的干扰，从而导致电路输出频率不稳定，轻时影响性能，严重时可以影响到电路的功能实现。若使用电磁屏蔽设计又会使体积和重量增加较多，不是航空电气产品的最佳选项。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法，选用单时基电路XX555的压控振荡器，XX555压控振荡器中，充电电阻器R1由可变电阻值改为固定电阻值，将滤波电容C2由原来的小容量无极性电容器改为大容量极性电解电容器，提高XX555外来控制电压的稳定性，从而提高振荡频率的稳定性。
本申请提供的航空用点火电路压控振荡器的控制方法，主要包括：
步骤S1、根据充放电周期确定放电时间及充电时间；
步骤S2、根据放电时间确定第二电阻阻值；
步骤S3、根据充电时间确定控制电压Ua的最大值；
步骤S4、根据控制电压Ua的最大值确定第一电阻阻值；
步骤S5、确定所述第一电阻与所述第二电阻总阻值；
步骤S6、根据所述总阻值及选取的第一电容的电容值，确定每个放电频率对应的控制电压值；
步骤S7、根据每个放电频率对应的控制电压值对所述航空用点火电路压控振荡器进行控制。
优选的是，步骤S1中，所述放电时间占所述充放电周期的1/20～1/10。
优选的是，步骤S1之前，进一步包括选取第二电容C2，所述第二电容C2为无极性电容器，且其电容值选取自0.5uF～1uF。
优选的是，步骤S3中，所述控制电压Ua的最大值按照E-1确定，其中E为充电电压。
优选的是，步骤S5中，根据以下公式确定总阻值R：
Figure BDA0003407696270000031
其中，ton为充电时间，C为第一电容的电容值，Ua为控制电压，E为充电电压。
本申请通电测试后，变频功能正常，抗电磁骚扰能力强，放电频率性能稳定。
附图说明
图1是点火系统组成框图。
图2是XX555振荡器电路原理图。
图3是XX555压控振荡器电路原理图。
图4是XX555压控振荡器波形图。
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方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法，如图3-图4所示，所述航空用点火电路压控振荡器包括依次连接的第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2，其中，电源通过第一电阻R1、第二电阻R2对第一电容C1充电，在第二电容C2的另一端，从外部引入控制电压Ua对充电周期进行控制，所述第二电容C2为滤波电容，本申请的控制方法包括：
步骤S1、根据充放电周期确定放电时间及充电时间；
步骤S2、根据放电时间确定第二电阻阻值；
步骤S3、根据充电时间确定控制电压Ua的最大值；
步骤S4、根据控制电压Ua的最大值确定第一电阻阻值；
步骤S5、确定所述第一电阻与所述第二电阻总阻值；
步骤S6、根据所述总阻值及选取的第一电容的电容值，确定每个放电频率对应的控制电压值；
步骤S7、根据每个放电频率对应的控制电压值对所述航空用点火电路压控振荡器进行控制。
XX555压控振荡器的充放电过程见图4，由于压控振荡器从外部引入控制电压Ua，若Ua大于2/3E则充电时间ton增大，使振荡周期T同步增大，相应的振荡频率就降低，反之则使振荡周期减小，频率增加，从而实现变频。
根据对电容器C1充放电过程的分析推算，得出下列相关关系式：
Figure BDA0003407696270000041
toff＝0.693R2C…………………………………………………②
T＝ton+toff…………………………………………………③
其中R＝R1+R2；C＝C1。
本申请的具体步骤包括：
1)根据技术要求给定的最低放电频率要求，求出放电周期T；
2)根据工作环境要求可供选择的无极性电容器品种有限，电容量通常不是很大，由于放电频率较低，电容量在满足重量体积的情况下尽可能取最大规格，通常选取0.5uF～1uF；
3)按
Figure BDA0003407696270000042
T确定toff，并按公式②求出R2；
4)由T＝ton+toff求出ton，按(E-1)V确定控制电压Ua的最大值，代入公式①求出R，继而求得R1的电阻值。
5)根据已经确定的R、C值，利用公式①求出技术要求中每个放电频率对应的控制电压值。
有了每个放电频率对应的控制电压值之后，就可以对该XX555压控振荡器进行控制。
为了验证本发明的效果，利用本发明的计算方法设计了一款压控振荡器，并用于一台变频点火装置的原理样机中来进行功能验证，原理样机与点火电缆、点火电嘴配套组成点火系统，通电测试变频功能正常，抗电磁骚扰能力强，放电频率性能稳定，验证结果证明本发明达到了发明的目的。
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 (5)

1.一种航空用点火电路压控振荡器的控制方法，所述航空用点火电路压控振荡器包括依次连接的第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2，其中，电源通过第一电阻R1、第二电阻R2对第一电容C1充电，在第二电容C2的另一端，从外部引入控制电压Ua对充电周期进行控制，所述第二电容C2为滤波电容，其特征在于，所述控制方法包括：
步骤S1、根据充放电周期确定放电时间及充电时间；
步骤S2、根据放电时间确定第二电阻阻值；
步骤S3、根据充电时间确定控制电压Ua的最大值；
步骤S4、根据控制电压Ua的最大值确定第一电阻阻值；
步骤S5、确定所述第一电阻与所述第二电阻总阻值；
步骤S6、根据所述总阻值及选取的第一电容的电容值，确定每个放电频率对应的控制电压值；
步骤S7、根据每个放电频率对应的控制电压值对所述航空用点火电路压控振荡器进行控制。
2.如权利要求1所述的航空用点火电路压控振荡器的控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述放电时间占所述充放电周期的1/20～1/10。
3.如权利要求1所述的航空用点火电路压控振荡器的控制方法，其特征在于，步骤S1之前，进一步包括选取第二电容C2，所述第二电容C2为无极性电容器，且其电容值选取自0.5uF～1uF。
4.如权利要求1所述的航空用点火电路压控振荡器的控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述控制电压Ua的最大值按照E-1确定，其中E为充电电压。
5.如权利要求1所述的航空用点火电路压控振荡器的控制方法，其特征在于，步骤S5中，根据以下公式确定总阻值R：
Figure FDA0003407696260000011
其中，ton为充电时间，C为第一电容的电容值，Ua为控制电压，E为充电电压。
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