[发明专利]燃料系统离心增压泵叶轮

说明书

技术领域

本公开涉及飞行器喷射发动机安装的离心燃料增压泵，例如，特别涉及叶轮叶片。

背景技术

增压泵通常与主燃料泵封装在一起，主燃料泵通常是正排量齿轮泵类型，这两者由公共轴驱动。离开增压阶段的燃料经过过滤器和燃料油换热器，再进入主泵。压力损失由这些部件和相关的管道系统引入，同时热也被添加到燃料。馈给增压泵的燃料通过主框架管道系统来自主框架燃料箱。燃料箱通常与周围的大气压通风，或者在某些情况下，被加压到比周围大气压高几个psi。这些燃料箱设有浸没的泵送设备，这些泵送设备在一些情况下是由电机或涡轮机驱动的轴流泵，或者在其它情况下是喷射泵，统称为主框架增压泵。

在飞行过程中，燃料箱内的压力由于周围大气压的自然降低而随海拔高度逐渐减小。 在正常操作状态下，业界标准要求主框架增压泵以高于燃料的真实蒸气压力最少5psi的压力向发动机安装的增压泵提供不间断的流动，并且没有V/L（蒸气液体比）或没有蒸气作为第二相存在。在异常操作下，这相当于不正常工作的主框架增压泵，在增压阶段泵的进口处的压力可能仅高于燃料真实蒸气压力2或3psi，而蒸气可能存在从而有高达0.45或更高的V/L比。术语的定义、推荐的测试实践、和燃料物理特征都在例如像协调研究委员会报告635、AIR1326、SAE ARP492、SAE ARP4024、ASTM D2779和ASTM D3827的业界规定和标准中概述。

在正常或异常操作期间，要求增压泵在整个飞行任务中所遇到的全部操作状态下都在主泵入口处维持足够的压力，使得主泵能够维持所要求的向燃料控制和计量单元的输出流动和压力从而实现连续的且不间断的发动机运行。对允许发动机安装的增压泵所传递的最大压力升高还有限制以不超过燃料油换热器的机械压力额定值，或者还有关于最小叶轮叶片间距的限制，使得像从维修介入遗落的螺栓之类的大杂质将通过并安全地被捕获在下游的过滤器中。所有这些要求以及满足从起飞期间的大流动到飞行怠速降落期间的细流的全部流动操作范围，并且燃料温度从-40F摆动到300F，使得发动机安装的燃料泵的空气动力学设计受到严重的挑战。

为了实现由下游主燃料泵和燃料计量系统所要求的压力升高以及也为了能够在异常操作期间所遇到的极端低抽吸条件下运行，增压泵叶轮设有径向叶片部分并设有在其上游的轴向叶片部分。径向叶片部分通常被称为叶轮叶片部分，而轴向叶片部分被称为导流器叶片部分。导流器的主要功能是即使在由异常操作（其中主框架增压泵不能正常工作）强加的低抽吸条件下也能在叶轮径向部分入口处维持令人满意的压力和流动状态。

用于正常发动机运行的最小所要求的供应压力和交互阶段燃料油换热器的压力额定值极限所要求的最大所允许的排放压力之间的差距通常非常窄，使得仅在第一单元通过设计和开发测试之后才能确定最终设计。主要控制泵压力升高的叶轮直径，在初始设计中被有意地设置为略微较大的值，该单元被建立并测试后，并且最终该叶轮直径被修整为其最终值以匹配由所述要求所强加的所有约束。

发明内容

公开的增压泵导流器部分包括多个主叶片，和多个分流叶片，主叶片和分流叶片每一者都包括在叶片的长度上分布的与叶片正交的二等分线横截面。横截面被定义为相对于叶轮外径的一组圆柱形R-坐标、theta-坐标和Z-坐标，其公开在一组表TABLE N-1和TABLE N-2中，其中N是相同值。

公开的增压泵叶轮部分包括多个主叶片、多个主分流叶片和多个次分流叶片，主叶片、主分流叶片和次分流叶片每一者都包括在叶片的长度上分布的与叶片正交的二等分线横截面。横截面被定义为相对于叶轮外径的一组圆柱形R-坐标、theta-坐标和Z-坐标，其公开在一组表TABLE N-3、TABLE N-4和TABLE N-5中，其中N是相同值。

附图说明

当参照附图考虑下面的详细描述时，可进一步理解本公开，附图中：

图1是示例燃料传送系统的示意图。

图2是发动机安装的增压泵的截面图。

图3是增压阶段叶轮的透视图。

图4是增压阶段叶轮的正视图，其中前罩被移除。

图5是增压阶段叶轮的透视图，其中前罩被移除。

图6是增压阶段叶轮的侧视图。

图7是增压阶段叶轮的侧视截面图。

图8是叶轮叶片的正视图，示出了限定截面的几何结构。