CN115901277B - 一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机设计领域，为一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法及装置，先在台架加载设备及管路基础上增加大流量比例阀、小流量比例阀、节流嘴及其对应管路，对节流嘴所能通过的液压加载流量进行校准，完成管路设计；而后判断试验调试类型，短期调试时采用大流量比例阀和小流量比例阀的配合即可完成，长期调试时，通过分别控制小流量比例阀和排列组合处的节流嘴打开，最后控制小流量比例阀进行无级调节流量加载、控制节流嘴进行固定流量加载，直至满足液压加载需求，并完成长期调试试验。通过对加载方法的升级，实现了液压加载的短时间工作、长时间工作，均能满足稳定、准确、迅速等要求，通过试验验证后加载准确、不随时间变化、加载流量到位快。

Description

一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法及装置
技术领域
本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法及装置。
背景技术
发动机功率提取是考核发动机性能和功能的重要方面，直接影响了飞机使用。随着不同飞机型号的研发，对航空发动机提出了新的功率提取要求。功率提取方式主要有电加载、燃油加载、液压加载三种，三种加载需要以一定的图谱组合，以达到飞机做出规定动作的目的。液压加载为飞机飞行姿态的调整等提供功率，需要较高精确度和稳定性。
发动机研制过程中，在地面台架试车状态，应对液压加载功率提取调试完成，保证其流量、压力以及流量的变化均能满足飞机要求。在发动机短期调试或出厂试车时，试车时间较短，对液压加载调试的便利性、快捷性、准确性有较高要求；在发动机持久试车时，由于发动机试车时间较长，对液压加载长时间工作稳定性有较高要求。
如图1所示，目前发动机的地面液压加载系统通常采用比例阀方式实现飞机附件加载系统的流量调节，通过调节大流量比例阀1和小流量比例阀2的开度，实现对液压加载流量的调节。但大流量比例阀1由于其全程稳定性差，导致其可调范围较小。比例阀方式受油品条件影响较大，比例阀方式易随时间推移流量产生变化。小流量比例阀2调节精度较高，但可调节流量较低。短期调试时采用比例阀方式可以保证加载需求的满足，但长期调试比例阀流量随时间变化后，加载无法达到要求。
发明内容
本申请的目的是提供了一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法及装置，以解决现有技术中采用大小流量比例阀的组合流量调节设计无法满足地面试验长期调试需求的问题。
本申请的技术方案是：一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法，包括：
在台架加载设备及管路基础上增加大流量比例阀、小流量比例阀、节流嘴及其对应管路，节流嘴共有多组并且每个节流嘴的流量均不相同，节流嘴、大流量比例阀和小流量比例阀管路均并联设置，对节流嘴所能通过的液压加载流量进行校准，获得每个节流嘴对应的固定流量Q1、Q2、Q3…；
判断地面试验的调试需求，若判断为短期调试，则控制各节流嘴所在管路关闭，大流量比例阀和小流量比例阀打开进行液压加载，直至满足液压加载需求，并完成短期调试试验；
若判断为长期调试，则通过控制器控制大流量比例阀关闭，先控制小流量比例阀打开，而后获取发动机需要的液压加载流量值和所有节流嘴的固定流量，输入至计算模型内，对满足液压加载流量值的节流嘴与小流量比例阀的流量组合进行排列组合，直至计算出最优的节流嘴与小流量比例阀的排列组合；
将最优的排列组合输入至控制器，控制器控制该排列组合对应的节流嘴对应的管路打开，其余节流嘴对应的管路关闭，控制小流量比例阀进行无级调节流量加载、控制节流嘴进行固定流量加载，直至满足液压加载需求，并完成长期调试试验。
优选地，任意两个节流嘴的固定流量比值呈整倍数关系。
优选地，所述计算模型对液压加载流量值进行排列组合的方式为：对液压加载流量值进行拆分，先计算出对应固定流量的最大整数，并找到对应的节流嘴，而后将液压加载流量值减去该最大整数，获得剩余流量值，并再次计算剩余流量值对应固定流量的最大整数，并找到对应的节流嘴，将剩余流量值减去该最大整数，如此反复，将剩余的非整数流量控制小流量比例阀进行无级调节流量加载。
优选地，还设置有故障判定模块，在小流量比例阀对应管路上设置第一流量计，在与大流量比例阀、小流量比例阀和节流阀均连通的总管上设置第二流量计，在进行长期调试试验时，每隔一定时间将第二流量计采集的流量值与液压加载流量值进行大小比较，若相同，则无故障；若不同，则计算液压加载流量值与第二流量计采集的流量值的差值，并根据差值的数值找到判断出对应故障管路。
优选地，所述控制器对应大流量比例阀、小流量比例阀和各节流嘴均设置单独的通道并单独控制，在计算模型计算出比例阀、一个或多个节流嘴需要打开时，通过对应的通道控制对应的比例阀、一个或多个节流嘴打开。
作为一种具体实施方式，一种适用于航空发动机地面试验的液压加载装置，采用上述所述的方法，包括大流量比例阀、小流量比例阀、至少一组的节流嘴、第一流量计、第二流量计和控制器；所述大流量比例阀、小流量比例阀和各节流嘴均并联设置，所述第一流量计串联连接于小流量比例阀对应管路上，所述第二流量计连接于总管上，所述控制器与大流量比例阀、小流量比例阀、第一流量计和第二流量计均电连接，每组所述节流嘴对应管路上并串联连接有开关阀，所述开关阀与控制器电连接。
本申请的一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法及装置，先在台架加载设备及管路基础上增加大流量比例阀、小流量比例阀、节流嘴及其对应管路，对节流嘴所能通过的液压加载流量进行校准，完成管路设计；而后判断试验调试类型，短期调试时采用大流量比例阀和小流量比例阀的配合即可完成，长期调试时，通过分别控制小流量比例阀和排列组合处的节流嘴打开，最后控制小流量比例阀进行无级调节流量加载、控制节流嘴进行固定流量加载，直至满足液压加载需求，并完成长期调试试验。通过对加载方法的升级，实现了液压加载的短时间工作、长时间工作，均能满足稳定、准确、迅速等要求，能够适用于各型号发动机加载需要，通过试验验证后加载准确、不随时间变化、加载流量到位快。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为背景技术液压加载结构示意图；
图2为本申请整体流程示意图；
图3为本申请液压加载结构示意图；
图4为本申请飞机加载要求示意图。
1、大流量比例阀；2、小流量比例阀；3、第一流量计；4、第二流量计；5、节流嘴。
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例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法，在台架加载设备上进行实施，台架加载设备包括管路连接设备、流量数据接收设备、流量数据处理设备等，这些设备均为现有技术，具体不再赘述。
如图2-3所示，包括如下步骤：
步骤S100，在台架加载设备及管路基础上增加大流量比例阀1、小流量比例阀2、节流嘴5及其对应管路，节流嘴5共有多组并且每个节流嘴5的流量均不相同并且均为整数，节流嘴5、大流量比例阀1和小流量比例阀2管路均并联设置，对节流嘴5所能通过的液压加载流量进行校准，获得每个节流嘴5对应的固定流量Q1、Q2、Q3…；流量的单位均为m3/min。
节流嘴5方式通过流量可以保持长时间不发生变化，且对油品要求不高。节流嘴5经过流量试验确认，其在不同发动机状态下可以保证流量稳定，且定期进行校验，并由计量部门出具计量证书。
优选地，任意两个节流嘴5的固定流量比值呈整倍数关系，从而有效节省节流嘴5数量，并保证流量输出效率。
在一个具体实施例中，设定第一个节流嘴5的固定流量为1m3/min，第二个节流嘴5的固定流量为2m3/min，第三个为4m3/min、第四个为8m3/min，则总共可以形成Qn-1内的任意的固定流量，n为节流嘴5的总数量，从而能够用最少的组合形成最优的任意流量输出。
小流量比例阀2进行无级调节，无级调节的流量为Q流量计1，则所有流量之和为Q总=Q流量计1+Q1+Q2+Q3…。由于多个节流嘴5为主要的流量输出，可以保证持久试车过程时，液压加载长时间保持稳定。
步骤S200，判断地面试验的调试需求，若判断为短期调试，则控制各节流嘴5所在管路关闭，大流量比例阀1和小流量比例阀2打开进行液压加载，直至满足液压加载需求，并完成短期调试试验；
步骤S300，若判断为长期调试，则通过控制器控制大流量比例阀1关闭，先控制小流量比例阀2打开，而后获取发动机需要的液压加载流量值和所有节流嘴5的固定流量，输入至计算模型内，对满足液压加载流量值的节流嘴5与小流量比例阀2的流量组合进行排列组合，直至计算出最优的节流嘴5与小流量比例阀2的排列组合；
优选地，计算模型对液压加载流量值进行排列组合的方式为：对液压加载流量值进行拆分，先计算出对应固定流量的最大整数，并找到对应的节流嘴5，而后将液压加载流量值减去该最大整数，获得剩余流量值，并再次计算剩余流量值对应固定流量的最大整数，并找到对应的节流嘴5，将剩余流量值减去该最大整数，如此反复，将剩余的非整数流量控制小流量比例阀2进行无级调节流量加载。
在一个具体实例中，需要输出的加载流量值为13.5m3/min，则对应的最大固定流量应为8m3/min，而后剩余流量值为5.5m3/min，剩余流量值对应固定流量的最大整数为4m3/min，依次类推，而后为1m3/min，无级调节流量为0.5m3/min，也就完成了排列组合，高效快捷。
优选地，还设置有故障判定模块，在小流量比例阀2对应管路上设置第一流量计3，在与大流量比例阀1、小流量比例阀2和节流阀均连通的总管上设置第二流量计4，在进行长期调试试验时，每隔一定时间将第二流量计4采集的流量值与液压加载流量值进行大小比较，若相同，说明无节流嘴5损坏；若不同，则计算液压加载流量值与第二流量计4采集的流量值的差值，并根据差值的数值找到判断出对应故障管路。由于每个节流嘴5对应的固定流量均不相同，因此通过该方法能够快速准确地找到故障节流嘴5位置。
在找到故障后，控制阀可以向后台发出告警信号，进行告警，从而及时更换相应的节流嘴5。
步骤S400，将最优的排列组合输入至控制器，控制器控制该排列组合对应的节流嘴5对应的管路打开，其余节流嘴5对应的管路关闭，控制小流量比例阀2进行无级调节流量加载、控制节流嘴5进行固定流量加载，在一个实施例中，一种飞机加载要求示例如图4所示，直至满足液压加载需求，并完成长期调试试验。
优选地，控制器对应大流量比例阀1、小流量比例阀2和各节流嘴5均设置单独的通道并单独控制，在计算模型计算出比例阀、一个或多个节流嘴5需要打开时，通过对应的通道控制对应的比例阀、一个或多个节流嘴5打开，从而实现对大流量比例阀1、小流量比例阀2和各节流嘴5简单稳定控制。
本申请进行液压加载试验时，先在台架加载设备及管路基础上增加大流量比例阀1、小流量比例阀2、节流嘴5及其对应管路，对节流嘴5所能通过的液压加载流量进行校准，完成管路设计；而后判断试验调试类型，短期调试时采用大流量比例阀1和小流量比例阀2的配合即可完成，长期调试时，通过分别控制小流量比例阀2和排列组合处的节流嘴5打开，最后控制小流量比例阀2进行无级调节流量加载、控制节流嘴5进行固定流量加载，直至满足液压加载需求，并完成长期调试试验。通过对加载方法的升级，实现了液压加载的短时间工作、长时间工作，均能满足稳定、准确、迅速等要求，能够适用于各型号发动机加载需要，通过试验验证后加载准确、不随时间变化、加载流量到位快。
作为一种具体实施方式，一种适用于航空发动机地面试验的液压加载装置，采用上述所述的方法，包括大流量比例阀1、小流量比例阀2、至少一组的节流嘴5、第一流量计3、第二流量计4和控制器；所述大流量比例阀1、小流量比例阀2和各节流嘴5均并联设置，所述第一流量计3串联连接于小流量比例阀2对应管路上，所述第二流量计4连接于总管上，所述控制器与大流量比例阀1、小流量比例阀2、第一流量计3和第二流量计4均电连接，每组所述节流嘴5对应管路上并串联连接有开关阀，所述开关阀与控制器电连接。在进行液压加载试验时，后台设备将试验指令发送至控制器，控制器对试验指令进行解析后生成控制信号，控制信号通过有限或无线传输发送至大流量比例阀1、小流量比例阀2、第一流量计3、第二流量计4和对应的开关阀内，进行液压加载控制，直至完成对应的调试试验。
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 (4)

1.一种适用于航空发动机地面试验的液压加载方法，其特征在于，包括：
在台架加载设备及管路基础上增加大流量比例阀(1)、小流量比例阀(2)、节流嘴(5)及其对应管路，节流嘴(5)共有多组并且每个节流嘴(5)的流量均不相同并且均为整数，节流嘴(5)、大流量比例阀(1)和小流量比例阀(2)管路均并联设置，对节流嘴(5)所能通过的液压加载流量进行校准，获得每个节流嘴(5)对应的固定流量Q1、Q2、Q3…；
判断地面试验的调试需求，若判断为短期调试，则控制各节流嘴(5)所在管路关闭，大流量比例阀(1)和小流量比例阀(2)打开进行液压加载，直至满足液压加载需求，并完成短期调试试验；
若判断为长期调试，则通过控制器控制大流量比例阀(1)关闭，先控制小流量比例阀(2)打开，而后获取发动机需要的液压加载流量值和所有节流嘴(5)的固定流量，输入至计算模型内，对满足液压加载流量值的节流嘴(5)与小流量比例阀(2)的流量组合进行排列组合，直至计算出最优的节流嘴(5)与小流量比例阀(2)的排列组合；
将最优的排列组合输入至控制器，控制器控制该排列组合对应的节流嘴(5)对应的管路打开，其余节流嘴(5)对应的管路关闭，控制小流量比例阀(2)进行无级调节流量加载、控制节流嘴(5)进行固定流量加载，直至满足液压加载需求，并完成长期调试试验；
任意两个节流嘴(5)的固定流量比值呈整倍数关系；
所述计算模型对液压加载流量值进行排列组合的方式为：对液压加载流量值进行拆分，先计算出对应固定流量的最大整数，并找到对应的节流嘴(5)，而后将液压加载流量值减去该最大整数，获得剩余流量值，并再次计算剩余流量值对应固定流量的最大整数，并找到对应的节流嘴(5)，将剩余流量值减去该最大整数，如此反复，将剩余的非整数流量控制小流量比例阀(2)进行无级调节流量加载。
2.如权利要求1所述的适用于航空发动机地面试验的液压加载方法，其特征在于：还设置有故障判定模块，在小流量比例阀(2)对应管路上设置第一流量计(3)，在与大流量比例阀(1)、小流量比例阀(2)和节流阀均连通的总管上设置第二流量计(4)，在进行长期调试试验时，每隔一定时间将第二流量计(4)采集的流量值与液压加载流量值进行大小比较，若相同，则无故障；若不同，则计算液压加载流量值与第二流量计(4)采集的流量值的差值，并根据差值的数值找到判断出对应故障管路。
3.如权利要求1所述的适用于航空发动机地面试验的液压加载方法，其特征在于：所述控制器对应大流量比例阀(1)、小流量比例阀(2)和各节流嘴(5)均设置单独的通道并单独控制，在计算模型计算出比例阀、一个或多个节流嘴(5)需要打开时，通过对应的通道控制对应的比例阀、一个或多个节流嘴(5)打开。
4.一种适用于航空发动机地面试验的液压加载装置，采用如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：包括大流量比例阀(1)、小流量比例阀(2)、至少一组的节流嘴(5)、第一流量计(3)、第二流量计(4)和控制器；所述大流量比例阀(1)、小流量比例阀(2)和各节流嘴(5)均并联设置，所述第一流量计(3)串联连接于小流量比例阀(2)对应管路上，所述第二流量计(4)连接于总管上，所述控制器与大流量比例阀(1)、小流量比例阀(2)、第一流量计(3)和第二流量计(4)均电连接，每组所述节流嘴(5)对应管路上并串联连接有开关阀，所述开关阀与控制器电连接。
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