适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置及其控制方法与流程

本申请涉及航空发动机测试，特别地，涉及一种适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置及其控制方法。

背景技术：

1、为了保证发动机在雨天能够可靠运行，不会对发动机的工作产生不利影响，中国民用航空局适航规章《航空发动机适航规定》(ccar-33-r2)明确规定了航空发动机吸雨的适航要求，其中的第33.78(b)条对旋翼航空器发动机吸雨验证要求作了详细规定：

2、(1)在无吸雨条件下在起飞功率状态稳定一正常的时间周期，随后立即在起飞功率状态突然开始吸雨3分钟；

3、(2)在快速减速到最小慢车期间持续吸雨；

4、(3)在审定的最小空中慢车功率状态运转3分钟期间持续吸雨；

5、(4)在快速加速到起飞功率期间持续吸雨。

6、目前，国内还没有自主创新的民用航空发动机取得适航合格证，有关吸雨适航符合性验证技术的公开资料较少。如何根据适航条款要求，在发动机起飞功率状态、最小慢车状态、以及快速减速和快速加速动态过程中为发动机供应满足要求的雨水，是民用航空涡轴发动机适航吸雨符合性验证工作的重要条件。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请一方面提供了一种适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置。

2、本申请采用的技术方案如下：

3、一种适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置，包括试验台电气控制系统、控制系统、第一水箱、第二水箱，所述第一水箱、第二水箱的底部分别通过第一调节阀和第二调节阀与过滤器的输入端相连接，所述过滤器的输出端通过连接管路依次连接调节装置、压力表、压力传感器、流量计、连接管路、快速接头、连接软管、通断阀，所述通断阀与靠近发动机进口的雨水喷射装置连接，所述试验台电气控制系统与通断阀信号连接，用于控制通断阀实现雨水供应快速通断；所述控制系统分别与调节装置、压力传感器、流量计、试验台电气控制系统信号连接，用于根据试验台电气控制系统发送的发动机操纵杆控制信号对调节装置进行远程反馈控制操作，使雨水供应随发动机的状态同步变化，实现精准控制雨水稳态供应和动态实时调节雨水供应。

4、进一步地，所述第一水箱、第二水箱上还分别设置有第一空滤器、第二空滤器。

5、进一步地，所述第一水箱、第二水箱上还分别设置有补水设备，所述补水设备分别与控制系统电路连接，所述控制系统根据所述第一水箱、第二水箱的当前液位控制补水设备对所述第一水箱、第二水箱进行实时补水。

6、进一步地，所述第一水箱、第二水箱的底部分别设置有第一排放阀和第二排放阀。

7、进一步地，所述的调节装置采用调节泵、调节阀或两者的组合。

8、本申请另一方面还提供了一种所述适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置的控制方法，包括步骤：

9、通过试验台电气控制系统调节用于控制发动机状态的操纵杆，获取包括操作角度和操作速度的操纵杆信号、发动机状态响应特性；

10、通过控制系统基于操纵杆信号远程驱动雨水供应调节装置进行雨量调节，获得雨水响应特性；

11、通过所述雨水响应特性与发动机状态响应特性的对比，计算雨量调节的提前量或滞后量以及雨水调节因子，从而使动态过程中的雨量自动匹配发动机的状态变化。

12、进一步地，所述发动机状态响应特性包括输出操纵杆信号后，检测出的发动机进气流量变化时刻t2、发动机进气流量变化斜率。

13、进一步地，所述雨水响应特性包括输出操纵杆信号后，检测出的雨水流量变化时刻t1、雨水流量变化斜率。

14、进一步地，所述通过所述雨水响应特性与发动机状态响应特性的对比，计算雨量调节的提前量或滞后量以及雨水调节因子，从而使动态过程中的雨量自动匹配发动机的状态变化，具体包括步骤：

15、若t1>t2，则将操纵杆信号滞后∣t1-t2∣时间发送给发动机，使雨水流量变化时刻t1与发动机进气流量变化时刻t2相一致；

16、若t1<t2，则将操纵杆信号滞后∣t1-t2∣时间发送给雨水供应调节装置，使雨水流量变化时刻t1与发动机进气流量变化时刻t2相一致。

17、进一步地，所述通过所述雨水响应特性与发动机状态响应特性的对比，计算雨量调节的提前量或滞后量以及雨水调节因子，从而使动态过程中的雨量自动匹配发动机的状态变化，具体还包括步骤：

18、根据发动机进气流量变化斜率，设置雨水调节因子，对发送给雨水供应调节装置的操纵杆信号单独进行分段预处理，分段改变发送给雨水供应调节装置的操纵杆信号的变化斜率，使雨水流量变化斜率拟合发动机的进气流量斜率。

19、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

20、1)本申请可实现最大状态大流量、最小状态小流量以及两个状态之间快速减速和快速加速过程动态变化流量实时调节供应的功能；

21、2)本申请通过与控制发动机状态的操纵杆进行关联，用操纵杆远程驱动雨水供应调节装置的流量调节的方法，由雨水供应调节装置控制系统对操纵杆信号进行采集、运算后，控制输出雨水流量需求目标，使雨水调节跟随发动机的状态变化。同时，动态过程计算设置了预处理，根据雨水响应的特性，计算雨水调节的提前量或滞后量以及雨水调节因子，提前或滞后调节雨水并干预雨水喷出调节，从而使雨水调节匹配发动机的状态变化，再综合压力反馈信号分析补偿，控制精准，调节范围大，操作简单，适用性强；

22、3)本申请采用双水箱结构，存储量大，且具有液位控制功能，可根据型号需求连接补水设备实时补水，适用性强；

23、4)本申请采用快速接头，实现快速连接和拆卸，方便根据型号需求更换后续连接管路或设备，适用性强；

24、5)本申请设置通断阀靠近发动机流道进口处，并由试验台电气控制系统直接远程控制通断，实现试验雨水迅速供应和切断，使试验考核更严格，提高试验安全。

25、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置，其特征在于，包括试验台电气控制系统(19)、控制系统(7)、第一水箱(3)、第二水箱(4)，所述第一水箱(3)、第二水箱(4)的底部分别通过第一调节阀(6)和第二调节阀(8)与过滤器(10)的输入端相连接，所述过滤器(10)的输出端通过连接管路(15)依次连接调节装置(11)、压力表(12)、压力传感器(13)、流量计(14)、连接管路(15)、快速接头(16)、连接软管(17)、通断阀(18)，所述通断阀(18)与靠近发动机进口的雨水喷射装置连接，所述试验台电气控制系统(19)与通断阀(18)信号连接，用于控制通断阀(18)实现雨水供应快速通断；所述控制系统(7)分别与调节装置(11)、压力传感器(13)、流量计(14)、试验台电气控制系统(19)信号连接，用于根据试验台电气控制系统(19)发送的发动机操纵杆控制信号对调节装置(11)进行远程反馈控制操作，使雨水供应随发动机的状态同步变化，实现精准控制雨水稳态供应和动态实时调节雨水供应。

2.根据权利要求1所述的适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置，其特征在于，所述第一水箱(3)、第二水箱(4)上还分别设置有第一空滤器(1)、第二空滤器(2)。

3.根据权利要求1所述的适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置，其特征在于，所述第一水箱(3)、第二水箱(4)上还分别设置有补水设备，所述补水设备分别与控制系统(7)电路连接，所述控制系统(7)根据所述第一水箱(3)、第二水箱(4)的当前液位控制补水设备对所述第一水箱(3)、第二水箱(4)进行实时补水。

4.根据权利要求3所述的适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置，其特征在于，所述第一水箱(3)、第二水箱(4)的底部分别设置有第一排放阀(5)和第二排放阀(9)。

5.根据权利要求3所述的适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置，其特征在于，所述的调节装置(11)采用调节泵、调节阀或两者的组合。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置的控制方法，其特征在于，包括步骤：

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述发动机状态响应特性包括输出操纵杆信号后，检测出的发动机进气流量变化时刻t2、发动机进气流量变化斜率。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述雨水响应特性包括输出操纵杆信号后，检测出的雨水流量变化时刻t1、雨水流量变化斜率。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，通过所述雨水响应特性与发动机状态响应特性的对比，计算雨量调节的提前量或滞后量以及雨水调节因子，从而使动态过程中的雨量自动匹配发动机的状态变化，具体包括步骤：

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，通过所述雨水响应特性与发动机状态响应特性的对比，计算雨量调节的提前量或滞后量以及雨水调节因子，从而使动态过程中的雨量自动匹配发动机的状态变化，具体还包括步骤：

技术总结
本申请提供了一种适用于航空涡轴发动机的雨水供应调节装置及其控制方法，所述装置包括试验台电气控制系统、控制系统、第一水箱、第二水箱，所述第一水箱、第二水箱的底部分别通过第一调节阀和第二调节阀与过滤器的输入端相连接，所述过滤器的输出端通过连接管路依次连接调节装置、压力表、压力传感器、流量计、连接管路、快速接头、连接软管、通断阀，所述试验台电气控制系统与通断阀信号连接，用于控制通断阀实现雨水供应快速通断；所述控制系统分别与调节装置、压力传感器、流量计、试验台电气控制系统信号连接，用于实现精准控制雨水稳态供应和动态实时调节雨水供应。本申请操作简单、控制精准、适用性强，具有精准控制雨水稳态供应和动态实时调节供应的功能。

技术研发人员：杨艳美,李概奇,刘明春,刘宇,姚君,杨泽丰
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19