[发明专利]一种双联齿轮泵供油系统架构及双模转换方法

说明书

本申请提供了一种双联齿轮泵供油系统架构及双模转换方法，属于航空发动机燃油与控制系统技术领域，具体包括油箱、低压离心泵、双联齿轮泵、单向阀、回油阀、计量装置、传感器和管路等，具备双路回油功能，第一回油管路设置在计量装置与油箱之间导通,使计量后多余燃油回到油箱；第二回油管路设置在第二齿轮泵进口和出口间，管路中间设电控回油阀。本系统具有两种供油工作模式：第一种是小流量的第一齿轮泵独立供油，大流量的第二齿轮泵空载工作；第二种为第一齿轮泵和第二同时并联供油，第二回油管路关闭。本发明提出的两种供油工作模式转换采用基于小齿轮泵特性模型的控制方法,有效实现发动机95％以上飞行使用时间处于第一种供油工作模式。

技术领域

本申请涉及航空发动机燃油与控制系统的领域，尤其是涉及一种双联齿轮泵供油系统架构及双模转换方法。

背景技术

航空发动机中，燃油供油系统属于关键能源供给子系统，主要用以实现发动机燃烧所需的燃油供给功能同时保证燃油系统温升和功耗。

由于航空发动机在不同飞行条件下，燃油流量需求差异很大，燃油流量可调节范围较宽，采用宽范围大流量单泵供油存在燃油泵工作点总是远远偏离最佳性能点，使燃油系统温升和功耗增加，产生浪费，不利于燃/滑油系统热交换和热沉管理，给发动机带来安全隐患。

从航空发动机的典型飞行剖面分析，大流量燃油供油工作时间占比明显较低，大致占总飞行任务时间的1％-5％，燃油系统设计时，为了保证最大状态的燃油流量需求，往往需要把燃油泵额定状态设计在高状态点，而发动机长时工作状态为巡航状态，该状态燃油流量需求占最大流量需求的38％左右，使得燃油泵长时工作在非额定状态，效率较低，温升增加，回油量较大，造成较大功耗和能量损失。该状态如果采用小流量单泵工作在最佳性能点，将减少约50％-70％的回油，可使燃油系统温升降低，泵的功耗减少。因此，有必要对燃油系统架构形式进行优化设计，使燃油泵在满足主燃供油需求的同时始终工作在近似最佳性能点。

主燃系统一般采用齿轮泵，属于定量泵，在燃烧室需求流量远小于泵供油流量时，需把大量的多余燃油回流至压力较低的燃油系统进口，进而产生热量引起进口燃油温度增加，燃油泵的增压也会产生温升，进一步加剧温度上升，造成燃油系统整体平衡温度较高，长时循环将引起齿轮泵磨损加剧，严重情况下将使齿轮泵损坏。另外，燃油温度过高将降低燃油的热稳定性，在燃油中容易形成热沉，可能使发动机的过滤器堵塞，引起发动机供油系统故障，影响飞机的安全性和可靠性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种双联齿轮泵供油系统架构及双模转换方法，解决了现有技术中燃油供油系统存在的大部分工况下能量损失大、燃油温升高的问题，有效提升燃油系统热交换能力，提高飞机飞行的安全性和可靠性。

一方面，本申请提供的一种双联齿轮泵供油系统架构采用如下的技术方案：

一种双联齿轮泵供油系统架构，包括：

油箱，储存油源；

双联齿轮泵，包括第一齿轮泵和第二齿轮泵，第一齿轮泵的流量小于第二齿轮泵的流量，所述第一齿轮泵和第二齿轮泵均连接油箱的输出管，所述第一齿轮泵和第二齿轮泵相互并联；

计量装置，所述第一齿轮泵的出口通过第一管路连接计量装置，所述第二齿轮泵的出口通过第二管路连接计量装置，所述第二管路上设有单向阀，所述计量装置将第一齿轮泵和第二齿轮泵的燃油经汇合后根据油门杆、发动机高压转速、发动机进口温度计算燃烧室供油量，并通过执行机构驱动液压活门开度对主燃烧室进行供油，所述单向阀在第二齿轮泵出口压力不小于第一齿轮泵压力时执行导通，否则不导通。

可选的，所述油箱的输出管通过低压离心泵连接第一齿轮泵和第二齿轮泵，所述低压离心泵的输出管连接第一齿轮泵和第二齿轮泵的进口。

可选的，所述第二齿轮泵的出口设置两路输出，一路输出连通所述计量装置，另一路上设置回油阀，所述回油阀的出口连通至双联齿轮泵的进口。