CN115524129A - 一种航空发动机滑油流量确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于航空发动机热管理或润滑系统领域，特别涉及一种航空发动机滑油流量确定方法，包括：获取燃油入口温度，获取燃滑油散热器的热动力曲线；并基于已知的滑油入口温度、已知的滑油出口温度、已知的燃油流量计算燃油和滑油的换热量；通过所述换热量计算滑油流量；在不安装流量计的条件下解决了整机运行时滑油流量确定的难题，为热管理系统和滑油系统监控提供重要参考；整机改装工作量小，无特殊要求，对系统的安全可靠性影响较小。
Description
技术领域
本申请属于航空发动机热管理或润滑系统领域，特别涉及一种航空发动机滑油流量确定方法。
背景技术
发动机燃滑油热管理是利用有限的燃油热沉实现发动机滑油散热和附件工作介质温度保证的系统。其中，燃油通过燃滑油散热器对滑油实现冷却尤为重要，因为较低温度的滑油是润滑系统实现轴承润滑、带走轴承摩擦生热和轴承腔热量的关键。
在发动机实际运行时，热管理系统的状态监控参数受限于多重因素只能有少量的温度和压力测点，但这些测点十分重要，其中燃滑油散热器中滑油进出口温度Toi和Too是重要的机载信号，用于监控发动机轴承的安全工作状态。
滑油流量作为系统重要的三个参数之一(压力、流量、温度)，对判断润滑系统的流动状态和总热量至关重要，但是在现有的技术方案中，受限于流量计体积和管路空间限制，难以设计安装在润滑系统中。同时，在管路上设置流量计会增加阻力，增加管路复杂性，降低安全可靠性。
现有的技术方案只能通过在滑油系统管路上设计安装流量计获得滑油流量。现有技术方案有如下缺点：
(1)技术方面：受流量计体积和可用管路空间限制，难以设计安装流量计。
(2)成本方面：管路中安装流量计，增加系统的复杂性，流量计成本和系统维护成本提高。
(3)效果方面：在管路中增加流量计，使得系统更加复杂，系统的安全可靠性降低。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种航空发动机滑油流量确定方法，包括：
获取燃油入口温度，获取燃滑油散热器的热动力曲线；
并基于已知的滑油入口温度、已知的滑油出口温度、已知的燃油流量计算燃油和滑油的换热量；
通过所述换热量计算滑油流量。
优选的是，获取燃滑油散热器的热动力曲线的具体方法包括：
对燃滑油散热器进行部件试验，调节并测量燃油流量，计算不同燃油流量下燃滑油散热器中燃油与滑油的单位传热量，建立关于燃油流量与单位传热量的热动力曲线。
优选的是，计算单位传热量的具体方法包括：
调节并测量燃油流量，计算不同燃油流量下燃滑油散热器的燃油吸热量以及滑油吸热量；建立燃油流量与燃油吸热量的第一曲线以及燃油流量与滑油吸热量的第二曲线，拟合所述第一曲线与所述第二曲线，获得不同燃油流量下的燃油和滑油的换热量，基于所述换热量，计算不同燃油流量下的单位传热量，并建立所述热动力曲线。
优选的是，建立所述热动力特性曲线之前，燃油吸热量与滑油吸热量的热平衡满足预设条件。
优选的是，所述预设条件具体为：
Q1为燃油吸热量；Q2为滑油吸热量；δ为预设目标值。
优选的是，δ为5％。
优选的是，获取燃油吸热量的具体方法包括：
通过所述部件试验，测量燃油入口温度
燃油出口温度
以及测量燃油流量Gf；
并通过如下公式计算燃油吸热量Q1：
其中，Cpf为燃油的比热容。
优选的是，获取滑油吸热量的具体方法包括：
通过所述部件试验测量滑油流量Go、滑油出口温度
以及滑油入口温度
并通过如下公式计算滑油吸热量Q2：
其中，Cpo为滑油的比热容。
优选的是，在燃滑油散热器的燃油入口的管路平直段处增设燃油入口温度测点，燃油入口温度测点用于测量燃油入口温度。
本申请的优点包括：在不安装流量计的条件下解决了整机运行时滑油流量确定的难题，为热管理系统和滑油系统监控提供重要参考；
整机改装工作量小，无特殊要求，对系统的安全可靠性影响较小。
附图说明
图1是本申请一优选实施方式航空发动机滑油流量路径图；
图2是本申请一优选实施方式燃滑油散热器测点示意图；
图3是本申请一优选实施方式燃滑油散热器热动力曲线。
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发动机滑油流量确定方法，包括：
获取燃油入口温度，获取燃滑油散热器的热动力曲线；
并基于已知的滑油入口温度、已知的滑油出口温度、已知的燃油流量计算燃油和滑油的换热量；
通过所述换热量计算滑油流量。
优选的是，获取燃滑油散热器的热动力曲线的具体方法包括：
对燃滑油散热器进行部件试验，调节并测量燃油流量，计算不同燃油流量下燃滑油散热器中燃油与滑油的单位传热量，建立关于燃油流量与单位传热量的热动力曲线。
优选的是，计算单位传热量的具体方法包括：
调节并测量燃油流量，计算不同燃油流量下燃滑油散热器的燃油吸热量以及滑油吸热量；建立燃油流量与燃油吸热量的第一曲线以及燃油流量与滑油吸热量的第二曲线，拟合所述第一曲线与所述第二曲线，获得不同燃油流量下的燃油和滑油的换热量，基于所述换热量，计算不同燃油流量下的单位传热量，并建立所述热动力曲线。
优选的是，建立所述热动力特性曲线之前，燃油吸热量与滑油吸热量的热平衡满足预设条件。
优选的是，所述预设条件具体为：
Q1为燃油吸热量；Q2为滑油吸热量；δ为预设目标值。
优选的是，δ为5％。
优选的是，获取燃油吸热量的具体方法包括：
通过所述部件试验，测量燃油入口温度
燃油出口温度
以及测量燃油流量Gf；
并通过如下公式计算燃油吸热量Q1：
其中，Cpf为燃油的比热容。
优选的是，获取滑油吸热量的具体方法包括：
通过所述部件试验测量滑油流量Go、滑油出口温度
以及滑油入口温度
并通过如下公式计算滑油吸热量Q2：
其中，Cpo为滑油的比热容。
优选的是，在燃滑油散热器的燃油入口的管路平直段处增设燃油入口温度测点，燃油入口温度测点用于测量燃油入口温度；
下边结合附图具体说明：
通过部件试验获取燃油流量与单位传热量的热动力曲线，具体包括：
对测试装置本身要进行检查校准，杜绝泄露。
采用满足精度要求的测量工具对参数测量。
确定试验状态的滑油流量、滑油进口温度和燃油进口温度，通过调节燃油进口流量控制阀调节燃油流量，测试获得通过散热器的物理流量，以及散热器进出口处的温度等结果。
每个状态的测量参数都达到稳定值，再进行数据记录。
计算通过散热器后燃油的吸热量：
Q1为燃油吸热量，Gf为燃油流量，Cpf为燃油的比热容，
为燃油出口温度，
为燃油入口温度。
Q2为滑油吸热量，Go为滑油流量，Cpo为滑油的比热容，
为滑油出口温度，
为滑油入口温度。
判断热平衡：
δ为一个判断的目标值，可设定为5％。即试验获得结果要满足燃油吸热量和滑油放热量基本相等，满足条件后说明试验结果有效。
整理测试数据，获得如图3所示的单位换热量与燃油流量的对应关系，并对数据进行拟合，得到热动力特性曲线，其中整理测试数据包括：建立燃油流量与燃油吸热量的第一曲线以及燃油流量与滑油吸热量的第二曲线，拟合所述第一曲线与所述第二曲线，获得不同燃油流量下的燃油和滑油的换热量，基于所述换热量，计算不同燃油流量下的单位传热量，并建立所述热动力曲线；
曲线的横坐标为燃油流量Gf，纵坐标为单位传热量
其中Q为燃油和滑油的换热量，
为滑油的进口总温，
为燃油的进口总温，。
之后对航空发动机整机试验；
按照图2所示的测点示意图进行测点布置；在原有的机载信号基础上，新增散热器的燃油入口温度测点。需要注意，测点要尽可能安置在管路平直段上，处于充分发展区域内，避开上游及下游由于转弯、变管径等因素造成的流动不稳定区，图中Toi为滑油入口温度(已有)；Too为滑油出口温度(已有)；Tfi为燃油入口温度(本申请新增)；
根据发动机运行时主泵调节器输出的燃油流量，采用经部件试验校准的热动力特性曲线获得整机上燃滑油散热器的换热量，根据该状态下
测试结果，获得此状态下燃油和滑油的换热量Q。
由滑油经过燃滑油散热器的热量变化过程可知：
其中Go是滑油的流量，Cpo是滑油的比热容。根据上式计算获得滑油流量。
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 (9)
1.一种航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，包括：
获取燃油入口温度，获取燃滑油散热器的热动力曲线；
并基于已知的滑油入口温度、已知的滑油出口温度、已知的燃油流量计算燃油和滑油的换热量；
通过所述换热量计算滑油流量。
2.如权利要求1所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，获取燃滑油散热器的热动力曲线的具体方法包括：
对燃滑油散热器进行部件试验，调节并测量燃油流量，计算不同燃油流量下燃滑油散热器中燃油与滑油的单位传热量，建立关于燃油流量与单位传热量的热动力曲线。
3.如权利要求2所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，计算单位传热量的具体方法包括：
调节并测量燃油流量，计算不同燃油流量下燃滑油散热器的燃油吸热量以及滑油吸热量；建立燃油流量与燃油吸热量的第一曲线以及燃油流量与滑油吸热量的第二曲线，拟合所述第一曲线与所述第二曲线，获得不同燃油流量下的燃油和滑油的换热量，基于所述换热量，计算不同燃油流量下的单位传热量，并建立所述热动力曲线。
4.如权利要求3所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，
建立所述热动力特性曲线之前，燃油吸热量与滑油吸热量的热平衡满足预设条件。
5.如权利要求4所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，所述预设条件具体为：
Q1为燃油吸热量；Q2为滑油吸热量；δ为预设目标值。
6.如权利要求5所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，所述预设目标值δ为5％。
7.如权利要求2所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，获取燃油吸热量的具体方法包括：
通过所述部件试验，测量燃油入口温度
燃油出口温度
以及测量燃油流量Gf；
并通过如下公式计算燃油吸热量Q1：
其中，Cpf为燃油的比热容。
8.如权利要求2所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，获取滑油吸热量的具体方法包括：
通过所述部件试验测量滑油流量Go、滑油出口温度
以及滑油入口温度
并通过如下公式计算滑油吸热量Q2：
其中，Cpo为滑油的比热容。
9.如权利要求1所述的航空发动机滑油流量确定方法，其特征在于，在燃滑油散热器的燃油入口的管路平直段处增设燃油入口温度测点，燃油入口温度测点用于测量燃油入口温度。
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