[发明专利]一种航空发动机起动供油填充速率设计方法

说明书

本申请属于航空发动机设计领域，为一种航空发动机起动供油填充速率设计方法，通过计算获取高压转子加速率与起动阶段填充速率的表达式，找到高压转子加速率与起动阶段填充速率的对应关系，也即是利用高压转子加速率来计算填充速率，这样获得的填充速率仅受高压转子加速率的影响，不受高压换算转速的影响，能够准确控制填充结束时转速，改善起动填充段的供油一致性，提升起动点火成功率、降低点火造成压气机失速的可能性。同时考虑到填充速率的限制，通过对填充速率计算公式中的系数进行实时更新，保证了填充的一致性，提升了本方法的适应性。

技术领域

本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种航空发动机起动供油填充速率设计方法。

背景技术

基于开式喷嘴的涡轮发动机的起动过程供油一般分为3段：填充段、点火段、加速段。填充段的要求是在发动机达到点火转速时将燃油总管填满。发动机的点火转速需控制在比较小的区间内，以保证良好的点火性能，在此背景下要求填充结束时的转速也被精确控制。

常规的填充段供油规律是将填充速率W_fb描述为高压换算转速n_hr的函数。这种供油规律的问题是不同气源压力下完成填充时发动机的转速不一致，从而影响了起动性能的一致性。当气源压力低时，转子加速慢，发动机加速时间较长，因此发动机将在较低的转速下完成填充；当气源压力高时，转子加速快，发动机的填充时间短，发动机将在较高的转速下完成填充。若填充结束时的转速过低，易导致点火后压气机失速；若填充结束时的转速过高，超出燃烧室可靠点火范围，可能导致点火失败。

因此，如何在起动供油时防止出现压气机失速或点火失败是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种航空发动机起动供油填充速率设计方法，以解决现有技术中涡轮发动机起动供油时会出现压气机失速或点火失败的问题。

本申请的技术方案是：一种航空发动机起动供油填充速率设计方法，包括：利用燃油填充量m_fill和填充过程中高压转子换算转速的增加量Δn_hr获取高压转子加速率n_hr,dot与起动阶段填充速率W_fb的对应关系，计算填充速率W_fb；选取最大供油能力W_fb,max与填充速率W_fb之间的最小值，确定给定的填充速率W_fb,dem；积分给定的填充速率W_fb,dem，获得当前实际填充量m_fill,x；若由最大供油能力W_fb,max作为最小值切换至填充速率W_fb作为最小值时，则执行下一步骤；否则不执行；进行切换，获得切换时刻高压换算转速n_hr,x和切换时刻已填充的燃油量m_fill,x，按照切换时刻高压换算转速n_hr,x和切换时刻已填充的燃油量m_fill,x计算出新的燃油填充量m_fill和填充过程中高压转子换算转速的增加量Δn_hr；利用新的燃油填充量m_fill和填充过程中高压转子换算转速的增加量Δn_hr重复计算填充速率W_fb和当前实际填充量m_fill,x；迭代计算新的燃油填充量m_fill和填充过程中高压转子换算转速的增加量Δn_hr，直至填充成功或发动机点火成功。