[发明专利]检测喷气发动机低压燃油泵故障的方法和装置以及装有这种装置的喷气发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测喷气发动机低压燃油泵故障的装置和方法。

背景技术

喷气发动机一般包括一个风扇、一个或多个压缩级，例如，低压压气机和高压压气机，燃烧室，一个或多个涡轮级，例如，高压涡轮和低压涡轮，和排气管道。在燃烧室中，压缩的燃油被喷入并与来自压气机的压缩空气一起燃烧。每个压气机旋转连接到通过轴与之联接的涡轮上，从而构成了高压本体和低压本体。

燃烧室通过燃油管路送入燃油，在燃油管路中，燃油的驱动经由燃油泵，通常为，低压泵和高压泵。

燃油泵的低压和高压概念完全不同于喷气发动机高压和低压本体概念，涉及不同流体的压力；习惯上，且为了简化描述，在本说明书的随后介绍中，均用“HP”和“BP”缩写来分别表示喷气发动机本体或其部件和燃油泵的“高压”和“低压”。

高压泵在燃油管路中位于低压泵的下游。为此，高压泵从低压泵处接收首先经压缩的燃油，因此而具有足够的压力，在高压泵压缩后，以足够的压力与压缩空气一起燃烧；为此，低压泵的功能就是向高压泵输送经过首次压缩的燃油。

低压泵和高压泵都是传统的机械泵，例如，“齿轮”泵或叶片泵。齿轮泵包括传动小齿轮(或齿轮)(安装成可在由齿轮系驱动旋转的轴上转动)和从动小齿轮(或齿轮)，燃油在传动小齿轮和从动小齿轮的齿之间的空间内被压缩。叶片泵包括叶轮，上面带有可压缩燃油的叶片，安装成可在由齿轮系驱动旋转的轴上转动，在叶轮转动期间，燃油在离心力的作用下被压缩。传统上，低压泵为叶轮泵，而高压泵为齿轮泵。

低压泵和高压泵的传动齿轮系一般都是由喷气发动机高压本体的轴通过动力输出轴来间接驱动，而动力输出轴则连接到附件中继箱上，而附件中继箱又通过齿轮系将动力输出轴连接到泵上。所属领域技术人员都非常熟悉附件中继箱的另一名称“附件齿轮箱”(AGB)。这是一种装有齿轮系的箱子(也就是说，包括齿轮或小齿轮的一种机构，这些齿轮啮合将轴的旋转运动传递到一个或多个其它轴上)；这种齿轮系连接到若干个设备或附件，诸如，发电机、起动器、交流发电机，液压泵等，以及，正如上面所述，低压泵和高压泵；齿轮系将喷气发动机高压本体的轴的动作传递给附件，目的是驱动这些附件。

低压泵出现故障(例如，由于异物进入而在低压泵叶轮叶片和套在叶片外部的壳体之间形成堵塞)通常反映为驱动低压泵叶轮的轴的可熔部分断裂，燃油然后不经过压缩便直接流过叶轮(低压泵叶轮实际上成了自由轮)；这种情况称之为泵的“主故障模式”。在这种情况下，进入高压泵的燃油为未压缩燃油，因此，燃油的压力低于正常工作本应有的压力，这种情况会导致高压泵的“空泡”，即，高压泵吸入的空气混有燃油；高压泵的这种空泡现象极大地损坏了泵的工作，而且会给其带来很大的机械损伤，甚至会使驱动其转动的齿轮系出现断裂。出现断裂时，在燃油管路内燃油不再被驱动，燃烧室就不会再得到燃油，导致发动机停车，而所有潜在的灾难性后果是，在发动机所推进的飞机的全飞行期间，出现喷气发动机停车。

低压泵的故障本身发现不了，而是其后果被发现，即，喷气发动机停车。因此，真正的危险是，低压泵的故障不能够尽早发现，因为高压泵在持续不断地得到供油，异常工作的高风险一直持续到高压泵损坏，喷气发动机停车。

发明内容

本发明的目的是提出能够有效而简单地识别低压泵的故障检测装置和方法，以便预先了解对高压泵带来重大损坏的风险。

为此，本发明涉及一种可检测喷气发动机低压燃油泵故障的装置，所述喷气发动机包括至少一个以不同速度转动的旋转轴，所述泵由该旋转轴经由附件中继箱驱动，所述附件中继箱包括机械驱动所述附件的齿轮系，所述装置的特征在于，其包括测量喷气发动机旋转轴转速的装置，测量附件中继箱振动频率的装置和从所述频率中检测旋转轴所测转速下的低压燃油泵的至少一个正常振动频率的装置。

通过本发明，可以非常简单地检测出泵可能存在的故障；实际上，完全可以检测到在附件中继箱振动频率中是否存在泵的频率影响，从而推断出泵是否在正常工作。因此，可能存在的故障一旦发生，便可迅速发现；于是，从低压泵出现故障开始，可以迅速采取相应措施。特别是，可以检测到泵的振动频率和/或其谐振频率。

根据最佳实施例，喷气发动机为所谓的双体喷气发动机，其包括低压本体和高压本体，所述旋转轴为喷气发动机的高压本体的轴。