CN110821679B - 燃油供油***、供油方法以及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃油供油***、供油方法以及航空发动机。其中，上述供油***包括射流泵，所述射流泵包括第一进口、第二进口、第一出口、第二出口以及调节活门；所述射流泵具有第一工况、第二工况；在所述第一工况从第一进口、第二进口输入所述射流泵的燃油从所述第二出口输出；在所述第二工况从第一进口、第二进口输入所述射流泵的燃油从所述第一出口以及第二出口分别输出，所述调节活门随第一进口进入的燃油的压力增大而增大所述第一出口的开度；从所述第二进口输入的燃油经从所述第一进口输入的燃油引射加压后从所述第二出口输出。以上燃油供油***、供油方法以及航空发动机至少具有运行稳定、降低燃油温升等优点。

Description

燃油供油***、供油方法以及航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，主要涉及一种燃油供油***、供油方法以及航空发动机。

背景技术

传统航空发动机燃油***原理如图1所示，主要由低压泵1、高压泵2、计量活门3、高压关断活门4、回油活门5、压差活门6、燃油总管8和燃油喷嘴7等组成，航空发动机来油从油箱抽取后，经过低压泵1和高压泵2 增压，包括两路，其一是输油油路，通过计量活门3和高压关断活门4进入燃油总管8和燃油喷嘴7供至航空发动机燃烧室。计量活门3用于计量到发动机燃烧室的燃油量；高压关断活门7用于保持燃油供油***有足够的最小伺服压力，并在发动机停车后，及时关断，以切断至发动机燃烧室的燃油；压差活门6用于保证计量活门3前后的压差恒定，如此设计的燃油供油***，使得控制计量活门3的位置，便能控制至燃烧室的燃油量。其二是回油油路，回油活门5用于将高压泵2提供的多余发动机需求的燃油回至低压泵1后。

由于高压泵2多采用定排量泵，而高压泵2转轴与高压转子通过齿轮传动，因此高压泵2的转速调节具有一定滞后性。如此即导致了一些工况下，例如在发动机转速较高但需求燃油流量较小的工况下，大量的高压燃油会通过回油活门5回至低压泵1后，造成液压功率虚耗，燃油***温度升高等一系列问题。

因此，现有技术中，如图2所示，有一种改进方案是燃油供油***中的回油油路的回油活门5之后设置射流泵9，低压泵1的低压燃油输入射流泵9，从回油活门5输出的高压燃油输入射流泵9，在射流泵9内部对低压燃油进行引射增压，以充分利用回油活门5输出的燃油的压力，提高液压功率使用率。该***中燃油流返回位置为射流泵的喷嘴前。但实际情况中，航空发动机燃油需求量最大值与最小值相差很大，在一些工况下，例如高转速小流量点及一些发动机超转切油点，回油活门5需要把几乎所有的经过高压泵2增压的高压燃油返回，在这种情况下，短时间内燃油***的压力会被提高至很高的状态，不利于燃油泵卸荷，对燃油泵的寿命等产生影响，同时回油流量范围较宽，射流泵9与燃油***的匹配性设计较难，其原因在于，射流泵9本身由于材料的限制，存在极限压力的制约，因此为了防止在发生上述短时间内燃油***的压力会被提高至很高的状态的工况时射流泵9的喷嘴损坏，射流泵9的喷嘴的口径需要大于某个数值，制约了其增压能力。

综上，本领域需要一种增压效果好、***温升低、运行平稳的燃油供油***。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种燃油供油***。

本发明的一个目的是提供一种航空发动机。

本发明的一个目的是提供一种燃油供油方法。

根据本发明一个方面的一种燃油供油***，包括回油油路，所述回油油路包括射流泵，所述射流泵包括第一进口、第二进口、第一出口、第二出口以及调节活门；所述射流泵具有第一工况、第二工况；

在所述第一工况从第一进口、第二进口输入所述射流泵的燃油从所述第二出口输出；

在所述第二工况从第一进口、第二进口输入所述射流泵的燃油从所述第一出口以及第二出口分别输出，所述调节活门随第一进口进入的燃油的压力增大而增大所述第一出口的开度；

从所述第二进口输入的燃油经从所述第一进口输入的燃油引射加压后从所述第二出口输出。

在所述供油***的实施例中，所述调节活门包括弹簧结构，所述弹簧结构位于所述第一出口与所述第二进口之间。

在所述供油***的实施例中，所述第一进口输入的燃油包括来自供油***的回油活门返回的燃油，所述第二进口输入的燃油包括来自供油***的低压油泵输出的燃油。

在所述供油***的实施例中，从所述第一出口、第二出口输出的燃油输出至供油***的高压油泵。

在所述供油***的实施例中，所述调节活门包括压力传感器以及滑块。

根据本发明又一方面的一种航空发动机，包括上述任意一项的燃油供油***。

根据本发明另一方面的一种燃油供油方法，包括：

高压燃油、低压燃油输入射流泵；

在第一压力段，全部高压燃油引射增压低压燃油，从第二出口输出射流泵；

在第二压力段，部分高压燃油引射增压低压燃油从第二出口输出射流泵，部分高压燃油从第一出口直接输出射流泵。

在所述供油方法的实施例中，在第二压力段，第一出口的开度随高压燃油的压力的增大而增大，以调节用于引射增压低压燃油输出与直接输出的高压燃油的比例。

在所述供油方法的实施例中，设置包括弹簧结构的调节活门；当压力由第一压力段升至第二压力段，高压燃油的压力增加至推动弹簧结构将所述调节活门打开射流泵的第一出口，第一出口的开度随高压燃油的压力的增大而增大。

综上，本发明的进步效果至少包括：

1.通过第一出口的设置，使得在第二工况时，部分高压燃油可以直接输出，将用于引射增压的射流泵的极限压力控制在合理范围，如此可以进一步将射流泵的第二出口的口径减小，增强射流泵的增压能力，避免了因考虑射流泵过大的极限压力而将其第二出口的口径限制在一定范围以上而限制其增压能力，降低航空发动机燃油***温升；

2在航空发动机高转速小流量点及一些超转切油点对燃油泵进行卸荷，燃油***的燃油压力波动减小；

3.采用上述供油***的航空发动机，其运行平稳，燃油经济性好。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是航空发动机燃油供油***的一种现有技术的结构示意图。

图2是航空发动机燃油供油***的另一种现有技术的结构示意图。

图3是本案的航空发动机燃油供油***的一种实施例的结构示意图。

图4是本案的燃油供油***的实施例与图2的燃油供油***的增压能力对比图。

图5是本案的燃油供油***的实施例与图2的燃油供油***在发动机紧急停车后的高压泵燃油压力波动对比图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一些实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

参考图3，在一些实施例中，航空发动机的供油***的回油油路的射流泵 9包括第一进口91、第二进口92、第一出口94、第二出口93以及调节活门95。在射流泵9的第一工况，即从回油活门5输出的燃油压力较低，从第一进口91 进入射流泵9的燃油压力较低时，此时调节活门95处于关闭状态，从第一进口91进入的燃油的压力无法使得调节活门95打开第一出口94，例如在图3 的实施例中，调节活门95包括位于第一出口94与第二进口92之间弹簧结构 96，此时从第一进口91进入的燃油推动弹簧96的位移，不足以将第一出口94 开启，此时第一进口91进入的全部燃油，对从第二进口92进入的从低压泵1 输出的低压燃油进行引射增压，进行引射增压后，燃油均从第二出口93输出至高压泵2。在射流泵9的第二工况，即从回油活门5输出的燃油压力很高，例如高转速小流量点及一些发动机超转切油点，回油活门5需要把几乎所有的经过高压泵2增压的高压燃油返回。此时从回油活门5输入第一进口91的燃油的压力足以推动调节活门95打开第一出口94，且第一出口94的开度随燃油压力的增大而增大，以增大直接从第一出口94输出的燃油比例，例如在图3 的实施例中，调节活门95包括的弹簧结构96随着燃油压力的增大而位移增大，从而增大第一出口94的开度。需要注意的是，调节活门的调节第一出口94的开度的结构不以图3的弹簧结构96为限，还可以是其它的结构，例如可以是压力传感－滑块(内置微型电机)的结构，压力传感器在感测到的压力达到一定值时，起动微型电机驱动滑块而打开第一出口94，并根据感测的压力数值控制微型电机而控制滑块位移，进一步控制第一出口94的开度，调节活门的结构均不以上述介绍为限，采用弹簧结构96的优点是机械结构简单、成本较低，且采用不同劲度系数的弹簧，即可方便根据不同的发动机型号以及功率、油量的不同需求，在第二工况时合理分配从第一出口94、第二出口93输出的油量的比例。通过第一出口94的设置，其有益效果在于，使得在输入燃油压力较高的第二工况时，部分高压燃油可以直接输出，将用于引射增压的射流泵9的极限压力控制在合理范围，可以进一步将射流泵9的第二出口93即喷嘴的口径减小，增强射流泵9的增压能力，避免了因考虑射流泵9过大的极限压力而将其第二出口93的口径限制在一定范围以上而限制其增压能力，降低航空发动机燃油***温升。具体技术效果如图4所示，Q离表示从计量活门3输出至燃烧室的油量，Q回表示从回油活门5回油油路的油量，采用图2所示的现有技术方案，其输送回高压泵2的燃油压力与回油油量的关系几乎为线性，而采用图3所示的实施例的方案，由于可以把射流泵9的喷嘴设置得更小，使得其增压能力更强，当回油压力下降时，输出至高压泵2的压力下降明显低于图2 的现有技术的方案，在不同的回油流量下得到更高的增压能力，也意味着可以更好的降低燃油***的温升。同时，充分利用燃油压力，减少了泵压力的浪费，也进一步提高了燃油经济性。且在Q离/Q回等于0-0.6的区间内，即回油压力较高，压力变化大的压力区间内，图3所示实施例的方案的压力不仅下降幅度小，且压力下降也更为平稳。

如图5所示，采用图3所示实施例的方案，燃油***在紧急停车后的高压泵2后的压力对比，图2所示的现有技术的射流泵9在紧急停车后泵后压力会急剧升高，在2s的时间段，压力从5MPa骤然升至11MPa以上，之后随着发动机转速的下降，压力在4s内从11MPa下降至3MPa，短时间内的压力骤增与骤降，显然对于高压泵2的使用寿命、工作稳定性而言极为不利。而图3所示实施例的技术方案中，燃油***的压力在紧急停车后压力升高较为平稳。在1s的时间段，压力仅从5MPa升6MPa，之后随着发动机转速的下降，压力在 5s内从6MPa下降至3MPa，压力升高与下降的明显更为平稳，有利于高压泵 2长期稳定地工作，发动机平稳运行。

从以上介绍可以得出，航空发动机燃油***的供油方法包括：

将高压燃油、低压燃油输入射流泵9；

在第一压力段，全部高压燃油引射增压低压燃油，从第二出口93输出射流泵9；

在第二压力段，部分高压燃油引射增压低压燃油从第二出口93输出射流泵9，部分高压燃油从第一出口94直接输出射流泵9。

上述第一压力段小于第二压力段，第一压力段可以即回油压力较小的阶段，第二压力段为回油压力较大的阶段，例如高转速小流量点及一些发动机超转切油点。

在一些实施例中，在第二压力段，调节高压燃油从第一出口94、第二出口 93输出的比例的方法可以包括，第一出口94的开度随高压燃油的压力的增大而增大，以调节用于引射增压低压燃油输出与直接输出的高压燃油的比例。

在一些实施例中，调节第一出口94开度的方法可以包括设置包括弹簧结构96的调节活门95；当压力由第一压力段升至第二压力段，高压燃油的压力增加至推动弹簧结构96将所述调节活门打开射流泵9的第一出口94，第一出口94的开度随高压燃油的压力的增大而增大。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些步骤不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

综上，采用上述实施例的供油***、供油方法以及航空发动机的有益效果至少包括：

1.通过第一出口的设置，使得在第二工况时，部分高压燃油可以直接输出，将用于引射增压的射流泵的极限压力控制在合理范围，如此可以进一步将射流泵的第二出口的口径减小，增强射流泵的增压能力，避免了因考虑射流泵过大的极限压力而将其第二出口的口径限制在一定范围以上而限制其增压能力，降低航空发动机燃油***温升，

2在航空发动机高转速小流量点及一些超转切油点对燃油泵进行卸荷，燃油***的燃油压力波动减小；

3.采用上述供油***的航空发动机，其运行平稳，燃油经济性好。

本发明虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃油供油***，用于航空发动机，包括回油油路，所述回油油路包括射流泵，其特征在于：

所述射流泵包括第一进口、第二进口、第一出口、第二出口以及调节活门；所述射流泵具有第一工况、第二工况；

在所述第一工况从第一进口、第二进口输入所述射流泵的燃油从所述第二出口输出；

在所述第二工况从第一进口、第二进口输入所述射流泵的燃油从所述第一出口以及第二出口分别输出，所述调节活门随第一进口进入的燃油的压力增大而增大所述第一出口的开度；

从所述第二进口输入的燃油经从所述第一进口输入的燃油引射加压后从所述第二出口输出；从所述第一出口、第二出口输出的燃油输出至供油***的高压油泵。

2.如权利要求1所述的燃油供油***，其特征在于，所述调节活门包括弹簧结构，所述弹簧结构位于所述第一出口与所述第二进口之间。

3.如权利要求1所述的燃油供油***，其特征在于，所述第一进口输入的燃油包括来自供油***的回油活门返回的燃油，所述第二进口输入的燃油包括来自供油***的低压油泵输出的燃油。

4.如权利要求1所述的燃油供油***，其特征在于，所述调节活门包括压力传感器以及滑块。

5.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的燃油供油***。

6.一种燃油供油方法，用于航空发动机，其特征在于，包括：

高压燃油、低压燃油输入射流泵；

在第一压力段，全部高压燃油引射增压低压燃油，从第二出口输出射流泵至供油***的高压油泵；

在第二压力段，部分高压燃油引射增压低压燃油从第二出口输出射流泵，部分高压燃油从第一出口直接输出射流泵至供油***的高压油泵。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：

在第二压力段，第一出口的开度随高压燃油的压力的增大而增大，以调节用于引射增压低压燃油输出与直接输出的高压燃油的比例。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，包括：

设置包括弹簧结构的调节活门；

当压力由第一压力段升至第二压力段，高压燃油的压力增加至推动弹簧结构将所述调节活门打开射流泵的第一出口，第一出口的开度随高压燃油的压力的增大而增大。

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