一种辅助动力装置燃油喷嘴测试台的制作方法

本发明属于航空领域，具体涉及一种飞机辅助动力装置燃油喷嘴测试台。

背景技术：

apu(辅助动力装置)燃油喷嘴为核心机中的关键部件，影响燃油的燃烧充分程度。燃油(包括富油，贫油)在燃烧室内的燃烧充分程度，直接影响着整台apu的性能，决定整台apu的工作状态和使用寿命。

各型号apu上燃油喷嘴数量均较多，131-9型号apu共有10个燃油喷嘴，aps3200型号有6个主燃油喷嘴和3个副燃油喷嘴，aps2300有12个单双通路喷嘴。

要测试燃油喷嘴，就需要模拟喷嘴在apu上的真实使用状况，尤其压力、温度对燃油的密度及流速影响较大，因此需要对供给的燃油的压力、温度进行精准地控制，以观测喷嘴的喷射角度、流量和密封性。并且，由于燃油喷嘴类型较多，且对于燃油压力要求不同，还需要在不同压力之间实现迅速切换。

目前apu燃油喷嘴均是送到国外修理厂家进行测试，厂家对测试台保密，造成测试费用高，一个喷嘴的测试费用为300美元左右，周期长，从零件送出到返回需要大约一个月的时间。如自行搭建测试台，不但能节约高额的送修测试费用，还能极大缩短零件的周转周期。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种辅助动力装置燃油喷嘴测试台，以实现对飞机apu燃油喷嘴的功能性测试，包括测试喷嘴的喷射角度、流量和密封性。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现的：一种辅助动力装置燃油喷嘴测试台，包括闭环燃油系统，所述闭环燃油系统包括油箱、油泵、喷嘴接头、喷雾集油箱；

所述喷嘴接头用于安装所述燃油喷嘴，所述喷雾集油箱用于收集由所述燃油喷嘴喷出的燃油，所述喷雾集油箱底部与所述油箱连通，所述油箱通过测试管路与所述喷嘴接头连通，所述油泵安装在所述测试管路上，驱动燃油流向所述喷嘴接头；

所述测试台还包括油温控制系统、油压控制系统、流量计、喷射角度测试装置；

所述油温控制系统、油压控制系统、流量计分别与所述测试管路连接，所述喷射角度测试装置安装在所述喷嘴接头正下方。

测试时，燃油喷嘴安装在喷嘴接头上，油泵驱动燃油从油箱流向喷嘴接头，并由燃油喷嘴喷出，喷雾集油箱收集喷出的燃油，并最终输出到油箱，使燃油在所述闭环燃油系统中得到循环利用。油温控制系统、油压控制系统分别用于控制输出到所述燃油喷嘴的燃油的油温和油压，以达到该型号燃油喷嘴的测试标准要求，流量计、喷射角度测试装置分别用于监测喷嘴的流量和喷射角度，还可通过调整油压到标准要求范围，观察喷嘴是否有漏油现象发生以评估喷嘴的密封性。可见，上述测试台能够实现对飞机apu燃油喷嘴的功能性测试。

由于不同型号燃油喷嘴对燃油压力要求有时差别较大，为避免误操作造成零件损坏，本发明有意的将小压力测试零件和大压力测试零件尽量进行分开测试，采取的改进方案如下：由所述油箱到所述喷嘴接头，形成有两条以上的油路，每条油路末端分别连接所述喷嘴接头，所述油泵包括大功率油泵和小功率油泵(相较而言)，设置在不同油路中。

测试时，若某条油路上的压力跨度范围较大，为了兼顾量程与精度，同时实现压力表的迅速切换从而提高测试效率，本发明采取如下方案：所述油压控制系统包括压力表，所述压力表具有不同量程，不同量程压力表通过转换阀与所述测试管路相连。

所述闭环燃油系统中设置油滤，该油滤采用三重油滤，在所述油箱的加油口、出油口以及所述油泵下游分别设置油滤，其中位于所述油泵下游的油滤采用高压油滤。

为充分保障闭环燃油系统的安全，本发明采用先减压后调节方案：

在所述油泵与所述高压油滤之间增设泄压阀，所述油压控制系统还包括回油阀和供油阀，所述回油阀和供油阀依次安装在所述高压油泵下游。泄压阀用于减压，防止由于下游管路堵塞导致系统压力过大，造成系统损伤，后续再进一步通过供油阀和回油阀的配合调节系统压力，可增加系统的安全性。

所述流量计上游、回油阀下游安装有调节阀，此设计以防流量计损伤。

为进一步回收燃油同时避免雾化油气妨碍观察从而影响测试效率，为所述闭环燃油系统增设抽风油雾分离机，所述抽风油雾分离机抽风口与所述喷雾集油箱连通，实现雾化油气迅速分离回油，其回油口与所述油箱连通。

所述油温控制系统包括燃油温度显示器，温控表，冷水供应管路和热水供应管路，以及换热器，所述燃油温度显示器用于监测燃油温度，其与所述温控表连接，所述温控表与所述冷水供应管路和热水供应管路分别连接，所述换热器与所述测试管路相连，所述冷水供应管路和热水供应管路汇流后通入所述换热器以便与燃油进行换热。

对于所述喷射角度测试装置，本发明推荐如下实施方式：所述喷射角度测试装置采用喷射锥角测量工装，其包括中心轴和一片以上径向固定在中心轴上的扇叶，所述扇叶的扇面上设有对应不同喷射锥角的角度线，所述角度线至少包括用于界定合格范围的两条喷射锥角边界角度线。

所述测试台呈l型柜式结构，所述喷雾集油箱、油箱上下布置在l型柜的一面，喷雾集油箱上端敞口，抽风油雾分离机如抽油烟机般罩在其上方，喷雾集油箱正面可开合，且设有透明观察窗，所述l型柜的另一面构成控制柜，所述测试台控制和显示部件集中设置该控制柜正面的控制面板上。

所述流量计采用涡轮流量计。

本发明具有以下优点：

一、经济和安全

经济性：无测试台时，每个从apu上拆下的燃油喷嘴均需要送到国外修理厂家进行测试，费用高(一个喷嘴的测试费用为300美元)，周期长(从零件送出到返回需要一个月的时间)，本发明测试台节约了高额的送修测试费用，而且极大减少了零件周转周期；

安全性：1)本测试台采用大、小两种功率的油泵，一方面可测压力更广，另一方面，相比于采用单油泵方案，本发明将小压力测试零件和大压力测试零件进行分开测试，对小压力测试零件起到保护作用，有效防止由于误操作造成的压力过大而对零件造成的损伤；

2)本测试台采用先减压后调节方案，在油泵出口处设置泄压阀，防止由于下游管道堵塞导致系统内压力过大，对系统造成损伤，然后，在后续管路上设置回油阀，并通过供油阀和回油阀的配合来调节压力，增加了系统安全性:在实际操作中，可能刚启动的时候会有忘记检查供油阀和回油阀位置的情况，两个阀门的设置只有在供油阀开，回油阀关的状态下系统才会瞬间高压。将一个阀门的影响分散到两个阀门上，有利于提高系统的安全性；

3)本测试台集油箱内采用防爆灯照明，同时所有开关采用防爆开关，保证测试过程的安全；

二、改善工作效率

1)在集油箱上部增设抽风油气分离机，通过抽风方式，加速油气分离，减少油气消散时间，从而减少人员等待时间；

2)本测试台采用转换阀kcp4/p5实现压力表的迅速切换，在保证读数精度更加准确的同时，实现不卸载喷嘴，多量程测量，比如对同一个喷嘴先进行规定压力下的流量测试，然后再用更大的压力进行耐压测试，优点明显，再进行大压力的耐压测试时，优点格外显现。

三、保证测量精度

1)本发明采用油温控制系统实现燃油温度动态调节，有效保证油温恒定，可提高测试精度；

2)采用涡轮流量计将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的频率信号输出，结果易于数字化，直观，精确度高，既可检测瞬时流量又可测量总的积算流量。

附图说明

图1是本发明具体实施例的辅助动力装置燃油喷嘴测试台的设计原理图

图2是本发明具体实施例的辅助动力装置燃油喷嘴测试台电控面板的结构示意图；

图3是本发明具体实施例的辅助动力装置燃油喷嘴测试台数据显示和阀门操控面板的结构示意图；

图4是本发明具体实施例的辅助动力装置燃油喷嘴测试台所采用的喷射角度测试装置立体图的示意图；

图5是本发明具体实施例的辅助动力装置燃油喷嘴测试台的整体结构示意图；

附图标记说明：c1-c4油路、ct1、ct2普通油滤、e1抽风油雾分离机、f1、f2涡轮流量计、h0加油口、hp1加热器、ht1、ht2高压油滤、it0进口油滤、k1-k7电器开关、ka1、ka2调节阀、kb0-kb2球阀、kcp4/p5转换阀、kd1、kd2泄压阀、kp1-kp3、kp4/p5供油阀、kr1、kr2回油阀、m1、m2电磁阀、mp1、mp2油泵、p1-p5压力表、t1、t2油温显示器、tc1温控表、tt1换热器、w1水表。

具体实施方式

图1是本实施例辅助动力装置燃油喷嘴测试台的设计原理图。

测试台首先包括闭环燃油系统。闭环燃油系统主要由油箱、油泵、喷嘴接头、喷雾集油箱和抽风油雾分离机组成。喷嘴接头用于安装燃油喷嘴，喷雾集油箱用于收集由燃油喷嘴喷出的燃油。本实施例中喷雾集油箱上端敞口，喷嘴接头与其内侧相对。喷雾集油箱内侧安装防爆灯l1照明。喷雾集油箱底部与油箱连通，以便将收集的燃油送回油箱。油箱通过测试管路与喷嘴接头连通。油泵安装在测试管路上，用于驱动燃油由油箱流向喷嘴接头。抽风油雾分离机e1抽风口与喷雾集油箱内侧连通，用于实现雾化油气迅速分离回油，其回油口与油箱连通，有利于缩短等待时间，提高测试效率和燃油的进一步回收。

本实施例中，油箱为采用不锈钢材料制成的封闭结构，下部由油箱支座支撑而离地设置，底部安装用于控制放油的球阀kb0，侧面安装液面指示窗，以及燃油温度显示器t0。油箱具有加油口t0、两出油口，并分别设有加油口油滤it0和普通油滤ct2和ct1。

本实施例中，设有四个喷嘴接头，相应的，从油箱到喷嘴接头形成四条油路c1、c2、c3、c4，共由两个油泵驱动，其一称为大功率油泵，另一相较下称为小功率油泵，每个油泵驱动其中两条油路。

大功率油泵油路如图所示，从普通油滤ct2起的测试管路上，依次连接球阀kb2、大功率油泵mp2、高压油滤ht2、调节阀ka2，下游测试管路分叉成两路，分别形成c3、c4油路，其中c3油路依次连接供油阀kp3、压力表p3，c3油路依次连接供油阀kp4/p5、涡轮流量计f2、温度显示器t2、转换阀kcp4/p5，压力表p4和p5通过转换阀kcp4/p5与该油路连接。压力表p4和p5通过转换阀kcp4/p5连接油路c4，以实现压力表的迅速切换，在测试对象的压力范围较宽时，切换压力表有利于兼顾量程与测量精度。

小功率油泵油路如图所示，从普通油滤ct1起的测试管路上，依次连接球阀kb1、大功率油泵mp1、高压油滤ht1、调节阀ka1、涡轮流量计f1、温度显示器t1，下游测试管路分叉成两路，分别形成c1、c2油路，其中c1油路依次连接供油阀kp1、压力表p1，c2油路依次连接供油阀kp2、压力表p2。

小功率油路、大功率油路分别通过由泄压阀kd1、kd2控制的泄压管路与油箱连通，两泄压管路的另一端分别连在小功率油路、大功率油路的油泵与高压油滤之间，该设计用于保护油泵，以防油泵损伤。上述加油口油滤、普通油滤和高压油泵构成本实施例的三重油滤系统。加油口油滤作用是过滤掉为油箱加油时的油液中的杂质，普通油滤位于油箱出油口处，用于保护压力泵，相比于普通油滤(加油口油滤同样采用普通油滤)，高压油滤为细滤，其设置在油泵下游，用于保护整个闭环燃油系统免受污染。本实施例油泵推荐采用齿轮泵。

小功率油路、大功率油路还分别通过由回油阀kr1、kr2控制的回油管路与油箱连通，两回油管路的另一端分别连在小功率油路、大功率油路的调节阀与高压油滤之间。本实施例在涡轮流量计前安装调节阀，以防涡轮流量计损伤。每条油路上的压力表、供油阀和回油阀构成该油路油压调节系统，本实施例通过采用供油阀与回油阀的联动控制来调节压力，增加了系统安全性:在实际操作中，可能刚启动的时候会有忘记检查供油阀和回油阀位置的情况，两个阀门的设置只有在供油阀开，回油阀关的状态下系统才会瞬间高压。将一个阀门的影响分散到两个阀门上，有利于提高系统的安全性。

本实施例的油温控制系统主要由温度显示器t1、温控表tc1、冷水供应管路和热水供应管路以及换热器tt1组成。温度显示器t1用于监测燃油温度，其与温控表tc1连接，将监测值输出到温控表tc1，温控表tc1分别与冷水供应管路和热水供应管路连接，本实施例中，换热器tt1仅与小功率油泵油路的测试管路相连，冷水供应管路和热水供应管路汇流后通入换热器tt1以便与该油路中的燃油进行换热。

如图所示，进水管依次连接调节阀ka0、水表w1后，分叉成冷水供应管路和热水供应管路，冷水供应管路、热水供应管路上分别设置电磁阀m1、m2，温控表tc1分别与电磁阀m1、m2连接，从而控制冷水供应管路和热水供应管路的供水。相比于冷水供应管路，热水供应管路增设有加热器hp1。

本实施例还设置电控系统。电控系统包括控制电路开关k1，防爆灯开关k2，温控开关k3，油泵电机开关k4和k5，抽风油雾分离机开关k6，换热器开关k7，还包括部分开关状态指示灯，它们集中设置在如图2所示的电控面板上。上述开关推荐优选的方案，采用防爆开关。系统电源采用ac220v。

本实施例还设置数据显示和阀门操控面板，如图3所示，包括压力指示，油温指示,流量指示，以及供油阀、回油阀、转换阀。具体通过流量积算仪针对现场温度、压力、流量等各种信号进行采集、显示、控制，构成数字采集系统及控制系统。

图4为本实施例所采用的喷射角度测试装置立体图的示意图。本实施例喷射角度测试装置采用喷射锥角测量工装，其包括安装在底座3上的中心轴1和四片径向固定在中心轴上、交叉呈十字形的扇叶2，扇叶2的扇面上设有对应不同喷射锥角的角度线，该角度线至少包括用于界定合格范围如70-115°的两条喷射锥角边界角度线。

图5为本实施例测试台的结构示意图。如图所示，测试台整体呈l型柜式结构，喷雾集油箱a、油箱b上下布置在l型柜的一面，集油箱a到油箱b采用重力回油。喷雾集油箱a上端敞口，抽风油雾分离机c如抽油烟机般罩在其上方(未画出)。喷雾集油箱a正面可开合，且设有透明观察窗a1。l型柜的另一面构成控制柜，图2、图3所示的电控面板、数据显示和阀门操控面板均集中设置在该控制柜正面的控制面板d上。测试台设计成该结构，可一边调节一边观察喷嘴的反应，方便观察；而且，将电路部分与油路部分分离设计，有利于提升系统的安全性。

本实施例测试台共有四个油路，可根据测试项目的不同，选用不同的油路。油路c1、c2进行小流量喷嘴性能试验，油路c3进行压力密封试验，油路c4进行大流量喷嘴性能试验。

操作说明

一、实验前检查

(1)检查油箱燃油量是否够用，燃油量应不少于油箱容积2/3，且不多于油箱容积4/5；

(2)油箱出口球阀kb0是否关闭；

(3)检查油温控制系统进水口调节阀ka0是否打开；

(4)打开系统供电总开关k1，检查系统供电指示灯是否亮；

(5)检查油路供油调节阀kpn(n＝1～3)以及kp4/p5是否全关(应全关)，油路回油阀krn(n＝1或2)是否全开(应全开)；

(6)在系统电源打开后，流量积算仪f1和温控表tc1需预热20分钟。

二、小流量喷嘴性能试验

打开控制电路开关k1，打开防爆灯开关k2，打开油温控制系统开关k3，打开换热器开关k7，安装喷射锥角测试工装。打开抽风油雾分离机开关k6，打开c1和c2油路油泵mp1的控制开关k5，调节供油阀kp1、kp2和回油阀kr1，观察油温是否在所要求的范围内，如在要求范围内，安装待测燃油喷嘴，调节油压达到所要求的试验状态，记录流量计f1流量示数，记录油温显示器t1温度示数，同时观察喷嘴喷射角度是否在合格范围内。如果油温低于24.5℃，此时加热器hp1的供水电磁阀m2将自动打开，待油温控制系统出水口有水流出后，按下测试台内换热器的启动开关tt1，油温控制系统将自动对燃油进行加热，然后将燃油的出口流量调至10～13ml(单位/秒)，当燃油温度达到27℃后加热停止，如果油温高于29.5℃，此时油温控制系统的冷却水供水电磁阀m1将自动打开，油温控制系统将自动对燃油进行冷却，然后将燃油的出口流量调至10～13ml(单位/秒)，当燃油温度降到27.5℃后冷却停止。当油温达到试验标准24～30℃后，将待测燃油喷嘴安装在油路c1和c2上即可进行测试。测试完毕后，关闭换热器开关k7，关闭油温控制系统开关k3，全开回油阀kr1，关闭供油阀kp1、kp2，关闭抽风油雾分离机开关k6，拆下燃油喷嘴，拆下喷射锥角测试工装，关闭防爆灯开关k2，关闭控制电路开关k1。

三、大流量喷嘴性能试验

打开控制电路开关k1，打开防爆灯开关k2，将待测燃油喷嘴安装在油路c4上，根据测试项目对压力的需求，将转换阀kcp4/p5旋转指向压力表p4或p5，打开抽风油雾分离机开关k6(根据油雾情况选择)，打开c4油路油泵mp2的控制开关k4，调节供油阀kp4/p5和回油阀kr2，观察供油压力表p4或p5，直至达到所要求的试验状态，记录流量计f2流量示数。试验完毕后，关闭c4油路油泵mp2的控制开关k4，全开回油阀kr2，关闭供油阀kp4/p5，关闭抽风油雾分离机开关k6，拆下燃油喷嘴，关闭防爆灯开关k2，关闭控制电路开关k1。

四、压力密封试验

打开控制电路开关k1，打开防爆灯开关k2，将待测燃油喷嘴安装在油路c3上。打开c3油路油泵mp2的控制开关k4，慢慢调节供油阀kp3，关闭回油阀kr2，观察供油压力表p3达到所要求的试验状态，观察待测燃油喷嘴是否有漏油现象发生。试验完毕后，关闭c3油路油泵mp2的控制开关k4，全开回油阀kr2，关闭供油阀kp3，拆下燃油喷嘴，关闭防爆灯开关k2，关闭控制电路开关k1。

上面具体实施例仅用于对本发明进行说明，有必要在此指出的是，上述实施例不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员根据本发明公开内容，作出的一些非本质的修改和调整仍应落入本发明保护范围。