CN114294126A - 低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统及方法，包括空气减压阀、燃油瓶、空气控制阀、燃气发生器、点火装置、低温舱、系统控制台、高压气瓶以及储油罐；系统控制台用于发送控制指令并获取系统信息，高压气瓶、减压阀、燃油瓶、空气控制阀以及燃气发生器依次连通形成气路，储油罐、燃油瓶以及燃气发生器依次连通形成液路；点火装置与燃气发生器电连接并实施点火操作，燃气发生器包括主路和副路，点火起动过程中，副路的燃油电磁阀呈持续打开状态，主路的燃油电磁阀以脉冲的方式开合。本发明提高了燃气发生分系统在低温环境下点火起动的稳定性以及燃气发生分系统的环境适应能力，保障飞机在低温环境下可以自主起动。

Description

低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统及 方法

技术领域

本发明涉及飞机辅助动力系统低温环境自主起动领域，具体地，涉及一种低温环境下燃气发生分系统贫油模式点火起动系统及方法。

背景技术

燃气发生分系统主要用于飞机辅助动力系统的起动，从而实现主发动机的点火起动。随着航空技术的发展，飞机使用环境越来越严苛，尤其是在低温环境下，要求飞机有稳定的自主起动能力，确保飞机的紧急预备能力。燃气发生分系统利用航空煤油和空气进行点火，低温环境下空气流量进一步增加，而且容易出现凝结水，同时，燃油温度也比较低，对燃气发生分系统贫油模式点火的稳定性产生较大影响，因此，需要一种贫油模式点火方法实现燃气发生分系统低温环境下的稳定起动。贫油模式是相对于富油模式而言，所谓富油模式是系统中的主路和副路同时供油，而所谓贫油模式是主要由系统中的副路供油。

经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为CN108426710A，提供一种民用飞机辅助动力系统燃油流量调节器测试装置。本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种采用上述装置进行民用飞机辅助动力系统燃油流量调节器测试的方法。通过所述的装置及方法进行模拟测试，不需要使用价格昂贵的航空部件，并整合了分流活门及主、副油路喷嘴的参数，能对作为燃油流量调节器的下游燃油回路的喷嘴及分流活门的功能实现准确有效的模拟，完成对燃油流量调节器的性能测试。上述发明的改进仅在于流量的调节控制，与本发明的技术构思不同。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统及方法。

根据本发明提供的一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，包括空气减压阀、燃油瓶、空气控制阀、燃气发生器、点火装置、低温舱、系统控制台、高压气瓶以及储油罐；

所述系统控制台用于发送控制指令并获取系统信息，所述空气减压阀、所述燃油瓶、所述空气控制阀、所述燃气发生器、所述点火装置以及所述高压气瓶置于所述低温舱内，所述高压气瓶、所述减压阀、所述燃油瓶、所述空气控制阀以及燃气发生器依次连通形成气路，所述储油罐、所述燃油瓶以及所述燃气发生器依次连通形成液路；

自所述空气减压阀进入所述燃油瓶内的高压气体一路进入所述空气控制阀，一路用于推动所述燃油瓶内的燃油液体进入所述燃气发生器，所述点火装置与所述燃气发生器电连接并实施点火操作，所述燃气发生器包括主路和副路，低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动过程中，所述副路的燃油电磁阀呈持续打开状态，所述主路的燃油电磁阀以脉冲的方式开合。

一些实施方式中，所述低温舱内安装有舱温温度传感器，所述舱温温度传感器检测所述低温舱内的温度并反馈给所述系统控制台。

一些实施方式中，所述燃气发生器出口端设有燃气压力传感器和燃气温度传感器，所述燃气压力传感器和所述燃气温度传感器用于获取燃气的温度和压力并反馈给所述系统控制台。

一些实施方式中，所述点火装置与所述燃气发生器的连接电路为冗余设计。

一些实施方式中，所述主路的燃油电磁阀以脉冲方式开合N次后完成点火，其中N≥3。

本发明还提供了一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，采用所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，包括如下步骤：

S1，关闭所述空气控制阀后，开启所述空气减压阀，高压气体自所述空气减压阀进入所述燃气瓶内，燃气发生分系统开始建压；

S2，打开所述空气控制阀，同时打开所述燃气发生器的主路燃油电磁阀和副路燃油电磁阀，并开启所述点火装置，所述燃油发生器在贫油模式下开始点火；

S3，所述燃油发生器的主路燃油电磁阀以脉冲方式进行开合控制，所述主路燃油电磁阀的脉冲周期数为N，其中N≥3；

S4，所述主路燃油电磁阀经N个脉冲周期后完成贫油模式下的点火后，关闭所述空气减压阀、所述空气控制阀、所述燃气发生器的主路燃油电磁阀和副路燃油电磁阀以及所述点火装置；

S5，打开所述空气控制阀后进行排气，低温环境下贫油模式的点火作业结束。

一些实施方式中，所述步骤S3中，每个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的关闭时长大于开启时长。

一些实施方式中，所述步骤S3中，每个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的关闭时长相同，第一个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的开启时长大于其后的每个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的开启时长，第二个脉冲周期至第N个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的开启时长相同。

一些实施方式中，所述主路燃油电磁阀的第一个脉冲周期为：1-2s后关闭，1.5～2s后开启；所述主路燃油电磁阀的第二至第N个脉冲周期为：0.1～0.3s后关闭，1.5～2s后开启。

一些实施方式中，所述步骤S1前还包括S0，所述步骤S0为：启动所述低温舱，使得舱内温度稳定在-41℃，同时通过所述控制台对所述燃油瓶进行排油后再进行加油，排出液路中的气体；

通过所述系统控制台关闭所述空气控制阀，打开空气减压阀并在预定时间内关闭，观察所述空气控制阀自带压力传感器数据，确认压力维持恒定，管路气密性良好。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提高了燃气发生分系统在低温环境下点火起动的稳定性，进而提高了燃气发生分系统的环境适应能力，保障飞机在低温环境下可以自主起动。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统示意图；

图2为本发明的控制方法时序示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，如图1-图2所示，包括空气减压阀1、燃油瓶2、空气控制阀3、燃气发生器4、点火装置5、低温舱6、系统控制台10、高压气瓶11以及储油罐12。低温舱6提供系统所需低温环境，空气减压阀1、燃油瓶2、空气控制阀3、燃气发生器4、点火装置5、高压气瓶11均设置于低温舱6内，低温舱6通过温度调节装置使舱温降低至-41℃并保持稳定.优选的，低温舱6内安装有舱温温度传感器9，通过舱温温度传感器9实时检测低温舱6内的温度并反馈给系统控制台10，进而通过系统控制台10的调控实现温度的保持与稳定。高压气瓶11供应高压气体，高压气瓶11、空气减压阀1、燃油瓶2、空气控制阀3以及燃气发生器4依次连通形成气路，其中气路的连通管路优选为不锈钢管路。储油罐12供应航空煤油，储油罐12、燃油瓶2以及燃油发生器4依次连通形成液路。

燃油瓶2为带有活塞式动力缸的装置，高压气瓶11中的高压气体自空气减压阀1进入燃油瓶2后，一路高压气体推动其内的动力缸移动以使得自储油罐12进入燃油瓶2内的燃油进入到燃气发生器4内。点火装置5与燃气发生器4电路连接，点火装置5的点火电缆连接燃气发生器4的点火电嘴并进行点火控制，优选的，点火装置5与燃气发生器4之间的点火电缆的数量为多根且为并联，即通过冗余设计确保点火动作的可靠性。燃气发生器4设有主路和副路两条供油支路，其中主路供油量大于副路供油量，主路通过主路燃油电磁阀控制燃油的进入，副路通过副路燃油电磁阀控制燃油的进入，优选的，于燃气发生器4的出口端连接有燃气压力传感器7和燃气温度传感器8，且燃气压力传感器7和燃气温度传感器8电连接或信号连接系统控制台10，将燃气发生器4出口端的热燃气的气体压力和气体温度反馈给系统控制台10。燃气发生器4的副路燃油电磁阀在点火过程中处于常开状态，而主路燃油电磁阀在点火过程中为脉冲式开合。

本发明的工作原理为：低温环境下飞机燃气发生分系统于贫油模式下进行点火启动时，通过控制主路燃油电磁阀以脉冲的方式工作数个周期后完成点火，即系统中的气路与液路进行工作过程中，副路燃油电磁阀持续打开进行供油，而主路燃油电磁阀以脉冲方式的开合控制进行供油，实现燃气发生分系统低温环境下贫油稳定点火起动，有效确保点火成功率。本发明提高了燃气发生分系统在低温环境下点火起动的稳定性，进而提高了燃气发生分系统的环境适应能力，保障飞机在低温环境下可以自主起动。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上形成的一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，采用实施例1所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，具体包括如下步骤：

步骤S0：启动低温舱6，使得舱内温度稳定在-41℃，待温度稳定后保持2h左右后，通过控制台10对燃油瓶2进行排油后再进行加油，以排出液路中的气体，另外通过系统控制台10关闭空气控制阀3，打开空气减压阀1,10s后关闭空气减压阀，观察空气控制阀3自带的压力传感器数据，确认压力维持恒定，管路气密性良好。

步骤S1，关闭空气控制阀3，0.1～0.5s后开启空气减压阀1，高压气体经空气减压阀1进入燃气瓶2内，燃气发生分系统开始建压。空气控制阀3为常开状态，敞开状态下处于断电状态，通电后呈关闭状态。

步骤S2，4.5～5s后打开空气控制阀3，同时打开燃气发生器4的主路燃油电磁阀和副路燃油电磁阀，并启动点火装置5，燃油发生器4在贫油模式下开始点火。点火装置5和燃油发生器4之间点火电缆的冗余设计可有效确保点火的可靠性。

步骤S3，燃油发生器4的主路燃油电磁阀以脉冲方式进行开合控制，配合副路进行燃油供给，通过主路燃油电磁阀进行开合N个周期后，完成贫油模式下的点火作业。下面以N取4为例进行说明，参照附图2所示：

第一个脉冲周期为：1-2s后关闭燃气发生器4的主路燃油电磁阀，1.5-2s后开启燃油发生器4的主路燃油电磁阀。上述第一个脉冲周期内的关闭动作是紧接于步骤2开启点火步骤后，而开启动作是紧接于关闭动作后。

第二至第四个脉冲周期均为：0.1-0.3s后关闭燃气发生器4的主路燃油电磁阀，1.5-2s后开启燃油发生器4的主路燃油电磁阀。即第二至第四个脉冲周期中，均为先于0.1-0.3s后关闭，再于1.5-2s后开启，依次循环。

步骤S4，主路燃油电磁阀经4个脉冲周期后完成贫油模式下的点火后，关闭空气减压阀1、空气控制阀3、燃气发生器4的主路燃油电磁阀和副路燃油电磁阀以及所述点火装置5；

S5，打开空气控制阀3后进行排气，低温环境下贫油模式的点火作业结束。

在-41℃下利用系统控制台10发送点火时序指令，指令如图2所示的控制方法时序。控制台10同时获取燃气压力传感器7、燃气温度传感器8数据和图谱。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，其特征在于，包括空气减压阀(1)、燃油瓶(2)、空气控制阀(3)、燃气发生器(4)、点火装置(5)、低温舱(6)、系统控制台(10)、高压气瓶(11)以及储油罐(12)；

所述系统控制台(10)用于发送控制指令并获取系统信息，所述空气减压阀(1)、所述燃油瓶(2)、所述空气控制阀(3)、所述燃气发生器(4)、所述点火装置(5)以及所述高压气瓶(10)置于所述低温舱(6)内，所述高压气瓶(11)、所述减压阀(1)、所述燃油瓶(2)、所述空气控制阀(3)以及燃气发生器(4)依次连通形成气路，所述储油罐(12)、所述燃油瓶(2)以及所述燃气发生器(4)依次连通形成液路；

自所述空气减压阀(1)进入所述燃油瓶(2)内的高压气体一路进入所述空气控制阀(3)，一路用于推动所述燃油瓶(2)内的燃油液体进入所述燃气发生器(4)，所述点火装置(5)与所述燃气发生器(4)电连接并实施点火操作，所述燃气发生器(4)包括主路和副路，低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动过程中，所述副路的燃油电磁阀呈持续打开状态，所述主路的燃油电磁阀以脉冲的方式开合。

2.根据权利要求1所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，其特征在于，所述低温舱(6)内安装有舱温温度传感器(9)，所述舱温温度传感器(9)检测所述低温舱(6)内的温度并反馈给所述系统控制台(10)。

3.根据权利要求2所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，其特征在于，所述燃气发生器(4)出口端设有燃气压力传感器(7)和燃气温度传感器(8)，所述燃气压力传感器(7)和所述燃气温度传感器(8)用于获取燃气的温度和压力并反馈给所述系统控制台(10)。

4.根据权利要求1所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，其特征在于，所述点火装置(5)与所述燃气发生器(4)的连接电路为冗余设计。

5.根据权利要求1所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，其特征在于，所述主路的燃油电磁阀以脉冲方式开合N次后完成点火，其中N≥3。

6.一种低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，其特征在于，采用如权利要求1-5所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动系统，包括如下步骤：

S1，关闭所述空气控制阀(3)后，开启所述空气减压阀(1)，高压气体自所述空气减压阀(1)进入所述燃气瓶(2)内，燃气发生分系统开始建压；

S2，打开所述空气控制阀(3)，同时打开所述燃气发生器(4)的主路燃油电磁阀和副路燃油电磁阀，并开启所述点火装置(5)，所述燃油发生器(4)在贫油模式下开始点火；

S3，所述燃油发生器(4)的主路燃油电磁阀以脉冲方式进行开合控制，所述主路燃油电磁阀的脉冲周期数为N，其中N≥3；

S4，所述主路燃油电磁阀经N个脉冲周期后完成贫油模式下的点火后，关闭所述空气减压阀(1)、所述空气控制阀(3)、所述燃气发生器(4)的主路燃油电磁阀和副路燃油电磁阀以及所述点火装置(5)；

S5，打开所述空气控制阀(3)后进行排气，低温环境下贫油模式的点火作业结束。

7.根据权利要求6所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，其特征在于，所述步骤S3中，每个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的关闭时长大于开启时长。

8.根据权利要求7所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，其特征在于，所述步骤S3中，每个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的关闭时长相同，第一个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的开启时长大于其后的每个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的开启时长，第二个脉冲周期至第N个脉冲周期中所述主路燃油电磁阀的开启时长相同。

9.根据权利要求8所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，其特征在于，所述主路燃油电磁阀的第一个脉冲周期为：1-2s后关闭，1.5～2s后开启；所述主路燃油电磁阀的第二至第N个脉冲周期为：0.1～0.3s后关闭，1.5～2s后开启。

10.根据权利要求6所述的低温环境下飞机燃气发生分系统贫油模式点火起动方法，其特征在于，所述步骤S1前还包括S0，所述步骤S0为：启动所述低温舱(6)，使得舱内温度稳定在-41℃，同时通过所述控制台(10)对所述燃油瓶(2)进行排油后再进行加油，排出液路中的气体；

通过所述系统控制台(10)关闭所述空气控制阀(3)，打开空气减压阀(1)并在预定时间内关闭，观察所述空气控制阀(3)自带压力传感器数据，确认压力维持恒定，管路气密性良好。

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