[发明专利]一种基于双联齿轮泵的燃油计量系统及其匹配方法

说明书

本申请属于航空发动机燃油控制技术领域，涉及一种基于双联齿轮泵的燃油计量系统及其匹配方法。所述燃油计量系统包括由小流量齿轮泵与大流量齿轮泵构成的双联齿轮泵，双联齿轮泵通过回油活门进行回油，回油活门包括对大流量齿轮泵回油进行调节的第一阀门，回油活门内第一阀门的开启通过压差活门进行自动调控，压差活门的输入端分别连接在计量活门的入口端及出口端，从而将计量活门的压力差反馈给回油活门，进行回油的阀门开度调节。本发明燃油计量系统能够根据发动机不同工况调整双联齿轮泵的工作模式，解决低工况下高压燃油大量回油导致的能量损失大、燃油温升高的问题，显著提高了燃油计量系统乃至发动机的整体性能。

技术领域

本申请属于航空发动机燃油控制技术领域，特别涉及一种基于双联齿轮泵的燃油计量系统及其匹配方法。

背景技术

航空发动机数字电子控制系统中，燃油计量系统属于控制系统的执行机构子系统，主要用以实现供发动机燃烧的燃油流量计量功能。燃油计量系统是航空发动机控制系统的重要组成部分，需在发动机所有工作状态下，供给燃油，并根据电子控制器指令调节供入发动机燃烧室的燃油流量。航空发动机的工作状态通常包括起动过程、慢车状态、巡航状态、起飞状态等，不同状态下燃烧室对燃油流量的要求不同，巡航状态的燃油需求量远小于起飞状态，并且工作持续时间最长，是航空发动机设计中需重点考虑的状态。

现有常规燃油计量系统通常基于齿轮泵实现，以民航大量采用的CFM56-5B发动机燃油计量系统为例，燃油从飞机燃油系统进入发动机进油管，流经低压级离心泵对燃油进行初步增压，然后经过主燃油/滑油热交换器、燃油滤再进入高压级齿轮泵再次增压，成为高压燃油。此后燃油进入燃油调节器，目的是计量供给燃烧室的燃油流量，再经燃油流量传感器、燃油喷嘴后进入燃烧室。

由于齿轮泵属于定量泵，因此上述采用齿轮泵的常规燃油计量系统为了计量燃油流量，必须设置回油元件将齿轮泵出口的一部分高压燃油回流至压力较低的进口。高压燃油回流至低压存在能量损失，产生热量，这部分热量被燃油吸收，引起油温升高。

在发动机起飞状态下，发动机耗油量较大，高压齿轮泵后的燃油大部分供给燃烧室，回油量较小，燃油温度升高幅度不大。但当发动机处于慢车、巡航等工作状态时，高压齿轮泵转速较高，输出的燃油流量大，而发动机消耗的燃油流量较少，所以此时高压燃油大量回油，存在较大的能量损失，并可能导致燃油温升过高。

燃油温度过高将降低燃油的热稳定性，在燃油中容易形成非溶性沉积物，一方面它可以使发动机的过滤器堵塞，使发动机供油的可靠性降低，另一方面，它将降低热交换器的效率，影响对飞机其它系统的冷却效果。因此采用齿轮泵的常规燃油计量系统通常需增加回油阀结构，当燃油温度过高时，将发动机内的一部分热燃油返回飞机油箱(通常为单独设置的热油箱)，导致发动机和飞机的相关系统结构复杂。

可见，现有的燃油计量系统存在某些工况下能量损失大、燃油温升高的问题，制约了燃油计量系统性能的进一步提升，同时增加了发动机及飞机相关系统的结构复杂度。

发明内容

本发明针对现有燃油计量系统存在的某些工况下能量损失大、燃油温升高问题，提出了一种基于双联齿轮泵的燃油计量系统及其匹配方法。

本申请第一方面提供了一种基于双联齿轮泵的燃油计量系统，包括：

小流量齿轮泵，其出口端通过主管路连接燃烧室；

大流量齿轮泵，其出口端分为两路，一路通过单向阀连接至所述主管路上，另一路连接至回油活门的窗口D；

主管路，入口端连接所述小流量齿轮泵及大流量齿轮泵，出口端连接燃烧室，所述主管路自入口端至出口端依次设置有主回油管路及计量活门；