某型主泵调节器高空加速供油检测方法研究

王段 杨宏 黎强 张帆

摘要：针对某型主泵调节器推油门后供油量不跟随故障，从发动机工作原理出发，研究该型主调在相同转速、不同进气温度条件下的油气系数，确定不同温度下的空中最小慢车转速和不同转速条件下的P2压力，明确该型主调在修理时的控制标准及检测方法，以预防飞行时发生类似故障进而导致等级事故的可能。

关键词：主泵调节器；供油量；油气系数；控制标准

Keywords：main fuel pump regulator；fuel supply；oil gas coefficient；control standards

0 引言

主泵调节器（简称主调）是航空发动机控制系统的核心，通过感受大气温度压力和发动机压气机空气压力两个参数来调节发动机的供油量，从而保证飞机各个飞行状态的安全、稳定和可靠。发动机加速阶段无故障是飞机能够快速响应、投入战斗的标志。

根据大修指南，发动机高空加速供油无法在地面进行检测，且无相关标准。为降低安全隐患，提升发动机控制系统修理的质量，急需研究如何通过地面模拟对发动机高空飞行时供油量是否符合飞行包线的要求进行检测。发动机加速阶段的供油量由主泵调节器的加速控制器决定，加速控制器涉及零件较多、结构复杂，对零件的加工或修理精度要求极高。鉴于发动机经常发生推油门转速不跟随现象，加之考虑修理成本及工厂主调的修理标准等现状，开展同故障类型的技术攻关研究已迫在眉睫。

1 发动机加速工作原理

如圖1所示，加速供油量程序给定装置由三维凸轮15、P2凸轮7、综合杆4、右传动杆14、顶杆13、滑杆5和比较杠杆2等组成。综合杆上端位置由P2凸轮控制，下端位置由三维凸轮控制，综合杆综合P2凸轮和三维凸轮的信号，再变成滑杆的位移，最后传输到比较杠杆的上端。比较杠杆上端连接滑杆，下端作用在加速节流活门上，上端位置由滑杆控制，支点由反馈凸轮3通过反馈杠杆1控制。

发动机加速时，n2转速信号由转速测量装置变成三维凸轮的上下位移（转速增大，凸轮下移；转速减小，凸轮上移），t1温度由温度测量装置转换成三维凸轮的转动（温度升高，凸轮顺时针方向转动；温度降低，凸轮反时针方向转动），三维凸轮综合了与n2和t1有关的信号后，以其转动半径变化的方式传给右传动杆的下接触点，再通过右传动杆和顶杆送到综合杆的下端；P2压力信号由P2压力测量装置变成P2凸轮的转动（P2增大，凸轮顺时针方向转动；P2减小，凸轮反时针方向转动），P2凸轮以其转动半径变化的方式传给综合杆的上端。综合杆综合了三维凸轮和P2凸轮传来的信号，给出信号P2f （n2，t1），即瞬时加速需油量信号，再由滑杆传送给比较杠杆的上端，控制比较杠杆的转动。

2 温度和转速对油气系数、P2压力和慢车转速的影响研究

2.1 不同温度条件下的油气系数

根据引进型主泵调节器设计标准，研究确定该型主泵调节器在相同转速、不同温度条件下的油气系数，即主泵调节器的供油量与空气压力的比值，单位为kg.kgf/s.cm2。图2所示为部分转速条件下的油气系数比值。

2.2 不同转速条件下的P2压力

依据正在服役的多台发动机试验性能数据，运用统计分析方法确定不同转速条件下发动机高压压气机低7级后的空气压力，即P2压力，如图3所示。

2.3 不同温度下的空中最小慢车转速

飞机飞行的高度不同，发动机所处的温度条件也不同。针对正在使用的航空发动机，研究发动机在不同温度下的慢车转速，确定发动机在不同温度下的空中最小慢车转速，如图4所示。

2.4 不同温度不同转速下的油气系数

基于不同温度条件下的空中最小慢车转速，研究确定不同温度、不同转速下的发动机油气系数，确定该型主泵调节器的高空加速供油控制范围，明确主泵调节器在修理时的检查方法及标准。图5所示为该型主泵调节器在15℃时的油气系数与转速的关系。

3 高空加速供油特性检测标准研究

3.1模拟高空加速供油检测方法研究

根据主泵调节器的工作原理，发动机空中推油门加速，除转速、进气温度、P2空气压力对加速供油量有直接影响外，主泵调节器上安装的P2开口膜盒的真空膜盒端在理论上也会对加速供油量有一定的修正作用。

鉴于此，设计制作专用工装辅助P2开口膜盒抽真空，如图6所示，以实现模拟高空加速供油量变化的检测及研究。

将设计制作的专用工装装配至随机选择的30台修理合格的主泵调节器上，按设定的条件进行抽真空加速供油量检测，并与真空度为零时的加速供油量进行对比，结果如图7所示。

根据模拟检测的结果，该型主泵调节器在高压压气机后空气压力为0.05～0.2MPa时，抽真空会使加速供油量的增加量呈正态分布变化，最大流程增加为28kg/h。模拟实验结果表明，P2开口膜盒对发动机在高空慢车状态上推油门的加速供油基本无修正作用，而对发动机空中起动阶段的加速供油有少量正向修正作用。因此，无需针对P2开口膜盒模拟高空状态增加加速供油特性的检测。

3.2 高空加速供油特性检测标准

根据换算确定的不同温度、不同转速下的油气系数，以空中慢车转速75%为基础，以转速5%为间隔，确定-30℃、-20℃、0℃和15℃四个温度条件下的不同转速、不同P2压力的控制点，并参考原厂大修指南中对加速供油特性的控制标准，设定检测标准。图8所示为15℃、不同P2压力条件下的加速供油量控制标准。

4 结论

根据主泵调节器地面试验、台架试车考核结果，已完成检测的同型号主泵调节器迄今未发生推油门转速不跟随故障，对于预防该型主泵调节器在飞行时发生推油门转速不跟随故障起到了重要作用。

参考文献

[1]周宗才，郑铁军.某型发动机结构特性控制[Z].中国人民解放军空军装备部外场部，2013.

[2]某型发动机主燃油调节器大修指南[Z].

[3]某型发动机地勤培训教材[Z].沈阳发动机研究所，2017.

[4]王段，杨宏，等.某型主燃油泵调节器加速供油规律不正常故障分析[J].航空维修与工程，2019（2）：44-47.