一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法及系统与流程

本申请属于发动机控制技术领域，特别涉及一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法及系统。

背景技术：

对于航空发动机轴承腔的增压封严，一般通过空气系统流路的设计，选取发动机压缩系统中的一个或几个增压气源(引气位置)，根据高度、速度和转速等条件变化，切换到不同的气源把温度、压力合适的空气引入轴承腔，保证发动机在各种工作状态下，能够可靠的防止滑油泄漏。

某型涡扇发动机以外涵和高压压气机中间级引气作为轴承封严的气源，并在空气系统流路上设置了空气系统转换活门，转换活门按油门杆角度、发动机物理转速和进气温度作为控制参数，控制活门进行切换，使得发动机在不同工作状态时选取外涵或中间级增压气源，实现对轴承腔的封严。在地面和高空台调试过程中，出现了活门转换告警、不同大气条件下活门切换前后引气参数不合适或变化范围大导致不能满足封严需求的问题，对发动机的可靠性和工作安全性带来了影响。

在现有技术方案下，按照油门杆而不是以发动机状态进行控制时，使得发动机在油门快速上推进行加速过程中，出现控制器按照油门杆位置“提前”输出活门切换指令而发动机转速和封严引气压力未能达到活门硬件转换的条件，使得活门转换时间超过告警阈值而导致告警的情况；同时按照进气温度和发动机物理转速控制活门切换时，热天切换后封严气压力偏低、冷天切换前封严气压力偏高、高空小表速部分状态引气压力偏低，不能满足封严需求。封严压力偏低会使滑油存在泄漏到主流道影响飞行员环控引气安全、滑油消耗量大影响长航时等战技指标实现，压力偏高会影响密封材料的寿命，对发动机的可靠性和安全性造成不利影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法及系统，解决原有活门切换控制参数适应性较差的技术难题。

本申请第一方面提供了一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法，主要包括：

步骤s1、确定高压压气机中间级引气温度以及外涵气压力；

步骤s2、控制轴承封严引气流路上的活门开度，包括在所述外涵气压力超过第一阈值时，使用外涵气对发动机轴承进行封严，否则判断当所述高压压气机中间级引气温度低于第二阈值时，使用高压压气机中间级引气对发动机轴承进行封严。

优选的是，步骤s1中，确定高压压气机中间级引气温度包括：

步骤s11、在地面试验中，获得高压压气机中间级引气温度与发动机低压换算转速与压气机出口温度之间的关系；

步骤s12、根据实测的压气机出口温度及实测的发动机低压换算转速计算高压压气机中间级引气温度。

优选的是，步骤s1中，确定高压压气机中间级引气温度包括：

步骤s13、在地面试验中，获得高压压气机中间级引气温度与发动机低压换算转速与发动机进口总温之间的关系；

步骤s14、根据实测的发动机进口总温及实测的发动机低压换算转速计算高压压气机中间级引气温度。

优选的是，步骤s2中，高压压气机中间级引气超温同时外涵气压力不足时，通过调整发动机状态使封严引气参数低于所述第二阈值。

优选的是，步骤s11之后，进一步包括进行地面调试，根据试验结果，对步骤s11确定的关系进行一次修正；以及开展高空模拟验证，根据试验结果，对一次修正后的关系进行二次修正。

本申请第二方面提供了一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制系统，包括：

参数获取模块，用于确定高压压气机中间级引气温度以及外涵气压力；

控制模块，用于控制轴承封严引气流路上的活门开度，包括在所述外涵气压力超过第一阈值时，使用外涵气对发动机轴承进行封严，否则判断当所述高压压气机中间级引气温度低于第二阈值时，使用高压压气机中间级引气对发动机轴承进行封严。

优选的是，所述参数获取模块包括：

第一关系确定模块，用于在地面试验中，获得高压压气机中间级引气温度与发动机低压换算转速与压气机出口温度之间的关系；

第一计算模块，用于根据实测的压气机出口温度及实测的发动机低压换算转速计算高压压气机中间级引气温度。

优选的是，所述参数获取模块包括：

第二关系确定模块，用于在地面试验中，获得高压压气机中间级引气温度与发动机低压换算转速与发动机进口总温之间的关系；

第二计算模块，用于根据实测的发动机进口总温及实测的发动机低压换算转速计算高压压气机中间级引气温度。

优选的是，还包括发动机状态调整模块，用于在高压压气机中间级引气超温同时外涵气压力不足时，通过调整发动机状态使封严引气参数低于所述第二阈值。

优选的是，第一关系确定模块还包括修正模块，所述修正模块包括：

地面调试修正单元，用于进行地面调试，根据试验结果，对第一关系确定模块确定的关系进行一次修正；

高空调试修正单元，用于开展高空模拟验证，根据试验结果，对一次修正后的关系进行二次修正。

本发明通过发动机数学模型性能计算来获得封严引气参数与发动机换算状态、发动机进口参数或压气机出口参数的关系，同时通过地面试验校正计算的封严引气参数，进而获得较为准确的封严引气参数与发动机转速和进气条件的关系，利用校正后的参数和发动机实测参数作为不同工作条件、不同工作状态下的控制参数，改变了原有的控制方法，对发动机的封严引气参数实现了直接或间接的控制，可有效满足发动机在全包线范围、不同发动机工作状态下轴承腔的封严要求，保证发动机工作安全和可靠性。

附图说明

图1是本申请的涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法的一优选实施方式的流程图。

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。

本申请第一方面提供了一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法，主要包括：

步骤s1、确定高压压气机中间级引气温度以及外涵气压力；

步骤s2、如图1所示，控制轴承封严引气流路上的活门开度，包括在所述外涵气压力超过第一阈值时，使用外涵气对发动机轴承进行封严，否则判断当所述高压压气机中间级引气温度低于第二阈值时，使用高压压气机中间级引气对发动机轴承进行封严。

其中，步骤s1的高压压气机中间级引气温度以及外涵气压力通过n1r、tt2、pt2、tt3作为控制输入参数计算获取。

其中本申请涉及的参数主要包括：

h为飞行高度，n1r为实测的发动机低压换算转速，tt2为实测的发动机进口总温，pt2为实测的发动机进口总压，t高为实测的高压压气机中间级引气温度，t高js为计算高压压气机中间级引气温度，p低为实测的外涵气压力，p低js为计算外涵气压力，tt3为实测的压气机出口温度。

(1)当p低故障时，按照p低js作为控制值；

(2)当n1r故障时，根据tt3×const计算得到t高js；

(3)当tt3故障时，根据n1r、tt2计算得到t高js。

本发明的特征在于先(通过理论计算)预测、基于预测进行调试校正，往复迭代验证的过程。具体包括以下步骤：

(1)对于所研究的发动机，基于部件特性、发动机原理等建立数学模型，通过数值模拟获取地面t高js与n1r、tt3的关系，t高js与n1r、tt2的关系，以及p低js与n1r、pt2的关系，为开展地面试验提供基础；

(2)以上述参数关系为基础开始地面调试，根据试验结果，对上述关系地面计算结果进行修正；

(3)在上述工作的基础上，开展高空模拟验证，根据试验结果，对上述关系进行进一步修正，保证在地面试验、高空模拟验证时不同工作条件、不同工作状态下发动机轴承腔的封严引气参数满足需求。

在某些特殊条件下(如高空小表速热天情况)，当按照设计的发动机状态控制规律、高压压气机中间级引气超温同时外涵气压力不足时，通过调整发动机状态使封严引气参数满足要求，即通过调整发动机状态使的引气的温度满足设定值。

本发明通过发动机数学模型性能计算来获得封严引气参数与发动机换算状态、发动机进口参数或压气机出口参数的关系，同时通过地面试验校正计算的封严引气参数，进而获得较为准确的封严引气参数与发动机转速和进气条件的关系，利用校正后的参数和发动机实测参数作为不同工作条件、不同工作状态下的控制参数，改变了原有的控制方法，对发动机的封严引气参数实现了直接或间接的控制，可有效满足发动机在全包线范围、不同发动机工作状态下轴承腔的封严要求，保证发动机工作安全和可靠性。

本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制系统，包括：

参数获取模块，用于确定高压压气机中间级引气温度以及外涵气压力；

控制模块，用于控制轴承封严引气流路上的活门开度，包括在所述外涵气压力超过第一阈值时，使用外涵气对发动机轴承进行封严，否则判断当所述高压压气机中间级引气温度低于第二阈值时，使用高压压气机中间级引气对发动机轴承进行封严。

在一些可选实施方式中，所述参数获取模块包括：

第一关系确定模块，用于在地面试验中，获得高压压气机中间级引气温度与发动机低压换算转速与压气机出口温度之间的关系；

第一计算模块，用于根据实测的压气机出口温度及实测的发动机低压换算转速计算高压压气机中间级引气温度。

在一些可选实施方式中，所述参数获取模块包括：

第二关系确定模块，用于在地面试验中，获得高压压气机中间级引气温度与发动机低压换算转速与发动机进口总温之间的关系；

第二计算模块，用于根据实测的发动机进口总温及实测的发动机低压换算转速计算高压压气机中间级引气温度。

在一些可选实施方式中，还包括发动机状态调整模块，用于在高压压气机中间级引气超温同时外涵气压力不足时，通过调整发动机状态使封严引气参数低于所述第二阈值。

在一些可选实施方式中，第一关系确定模块还包括修正模块，所述修正模块包括：

地面调试修正单元，用于进行地面调试，根据试验结果，对第一关系确定模块确定的关系进行一次修正；

高空调试修正单元，用于开展高空模拟验证，根据试验结果，对一次修正后的关系进行二次修正。

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。