CN105510037A - 一种航空发动机滑油系统高空性试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空发动机滑油系统高空性试验系统及方法，根据发动机的滑油系统设置有通过管道依次连接的真空泵、油箱、增压泵、滑油腔和回油泵；主回油泵与油箱之间设置有调压阀门，所述增压泵与滑油腔之间设置有压力传感器、温度传感器和质量流量计；所述滑油腔内设置有可调节流量的当量喷嘴。通过调节滑油腔的当量喷嘴，调节各个滑油腔与发动机轴承腔供油量相同，并保证总供油量模拟发动机供油量；通过调压阀门调节主回流泵出口油压，模拟发动机回油系统主回流泵出口油压。本发明可科学真实模拟发动机滑油系统在不同热负荷和高空条件下的工作性能，提早摸底考核滑油泵工作可靠性和寿命，避免因不能准确确定发动机高空性能，只能靠发动机高空台试车来验证和积累，保障发动机研制进度，节约研制费用。

Description

一种航空发动机滑油系统高空性试验系统及方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，更具体地，涉及一种航空发动机滑油系统高空性试验系统及方法。

背景技术

航空发动机滑油系统的高空性是指滑油泵供回油量可保证发动机正常可靠工作所能达到的最高飞行高度。航空发动机的滑油泵一般都是容积式的，常用的有齿轮泵、旋板泵和转子泵。容积式泵的特点是泵前抽真空，泵后将流体强制送出，当进口条件相同时，泵出口流量基本保持不变，泵后压力取决于泵后阻力。滑油泵的性能不但与滑油泵本身结构有关，还与其所处的系统有关，当发动机随飞机上升时，发动机所在当地大气压会随高度的升高而降低，而在滑油系统中，滑油箱或轴承腔都是经通风器与大气相通的（节流通风除外），当地大气压的降低，油箱或轴承腔内的压力相应降低，导致滑油进油管内的流速降低，当流速降低到不足以充填泵的泵送能力时，就会导致滑油泵的性能急剧下降，不能满足发动机的正常需要。因此，发动机滑油系统的高空性对滑油系统能否正常工作乃至飞机安全飞行起着重要的决定作用。需要对发动机滑油系统高空性进行试验分析。目前，滑油系统的高空性试验分析通常采用泵前抽真空开展滑油泵高空性能试验。

采用泵前抽真空开展滑油泵高空性能试验，滑油系统流量主要是通过在纯油条件、相同油温下进行滑油泵组各级泵的高空性能试验来获得，但由于回油泵在发动机上的实际工作条件是油气两相流，且增压级和回油级的工作温度相差很大，因此，这种试验不能真实反映滑油泵组在不同热负荷和高空条件下的工作性能，更不能完全代表其工作可靠性和寿命，而只能靠发动机试车来验证和积累，必将影响发动机研制进度和研制费用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、成本低的滑油系统高空性能试验系统。该试验系统合理设置各个关键部件、科学设置各关键部件之间的连接关系，可以成功模拟被测发动机滑油系统工作情况，并可对系统作用形成负压成功模拟发动机滑油系统的高空条件和热负荷条件，以此检测获得发动机滑油系统的高空性能。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种航空发动机滑油系统高空性试验方法。该试验方法模拟设置于发动机滑油系统各个部件所对应的油压、温度或流量，通过调节真空泵来形成模拟高空条件，通过测量各个滑油腔的出口油压和积油状况，获得发动机滑油系统的高空性能。该方法操作简单、准确度高，可大幅降低发动机整机试验时数及费用。

本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种航空发动机滑油系统高空性试验系统，所述试验系统根据发动机的滑油系统设置有通过管道连接的真、油箱、增压泵、滑油腔和回油泵；所述油箱连通有真空泵，所述回油泵包括滑油腔回油泵和主回油泵，所述滑油腔模拟发动机轴承腔，主回油泵与油箱相通，主回油泵与油箱之间设置有调压阀门，所述增压泵与滑油腔之间设置有压力传感器、温度传感器和质量流量计；所述滑油腔内设置有可调节流量的当量喷嘴；所述滑油腔的数量至少为1；所述油箱包括加热装置。

发动机的滑油系统包括供油系统、回油系统和通风系统。本发明通过模拟某一发动机滑油系统设置了一个模拟滑油系统用来测试航空发动机滑油系统的高空性。具体地，该模拟系统包括真空泵、油箱、增压泵、滑油腔和回油泵；所述真空泵用来对油箱抽真空形成负压，模拟发动机处于高空条件，因为当发动机随飞机上升时，发动机所在当地大气压会随高度的升高而降低，而对油箱进行抽真空会使得油箱内气压降低，从而达到模拟高空条件的目的。所述滑油腔包括可调节流量的当量喷嘴用来模拟发动机的轴承腔，滑油腔的数量和连接关系模拟被测发动机的轴承腔。来自油箱的油经增压泵增压后，分别供给滑油腔，滑油腔滑油经主回油泵抽回油箱。

本发明不仅模拟构建滑油系统中的各个关键部件，并为发动机滑油系统提供高空性能条件。进一步地，本发明系统还设置了系统的测试装置，对模拟系统的油压、温度和流量进行测试，从而准确了解和掌握及应用模拟发动机滑油系统各部件的额定参数。具体地，所述测试装置包括在所述增压泵与滑油腔之间设置的压力传感器、温度传感器和质量流量计，在发动机规定压力及温度条件下质量流量计测得增压泵出口总流量与发动机供油量相同；调压阀门调节主回流泵出口油压。

进一步地，所述油箱连接有气体输入装置。

一种航空发动机滑油系统高空性试验方法，使用以上所述的航空发动机滑油系统高空性试验系统，包括以下步骤：

S1.模拟被测发动机滑油系统，设置油箱、增压泵、滑油腔和回油泵的连接关系和数量；

S2.打开增压泵、滑油箱和回油泵；

S3.调节当量喷嘴，使得各个滑油腔与对应的被测发动机轴承腔供油量相同，从而模拟发动机供油系统供给各轴承腔的滑油流量；

S4.调节增压泵出口截面，使得增压泵出口油压与发动机规定压力相同，通过高温油箱保证滑油供油温度与发动机相同，滑油泵出口压力及温度通过压力传感器和温度传感器分别测量，通过调节当量喷嘴使得增压泵出口总流量与发动机供油量相同，出口总流量通过质量流量计测量；

S5.调节调压阀门，使得滑油回油压力与发动机相同；

S6.用真空泵对油箱进行抽负压，模拟出油箱与各滑油腔的高空条件；

S7.监测各个滑油腔的通风系统出口气压和回油系统出口油压，以及各滑油腔积油状况进行高空性判断。

既然是需要模拟滑油系统，也为了该系统具有通用性，通过调节滑油腔的当量喷嘴，调节各个滑油腔与发动机轴承腔供油量相同；通过增压泵调节油箱的出口流量，模拟发动机供油量；主回油泵与油箱之间设置有调压阀门，通过调压阀门调节主回流泵出口油压，模拟发动机回油系统主回流泵出口油压。

更进一步地，还包括向油箱通入气体的步骤。通过向油箱中通入气体可起到增压的作用，进一步模拟航空发动机从高空到低空气压变化后的工作状态。使得本发明所述试验系统可以模拟发动机工作各高度、各状态轴承腔腔压。获取整个包线范围内滑油系统高空工作状态。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种新的发动机滑油系统高空性试验系统，合理设置各个关键部件、科学设置各关键部件之间的连接关系，可以成功模拟被测发动机滑油系统工作情况，并可对系统作用形成负压成功模拟发动机滑油系统的高空条件和热负荷条件，以此检测获得发动机滑油系统的高空性能。

基于本发明所述系统，通过调节滑油腔的当量喷嘴，调节各个滑油腔与发动机轴承腔供油量相同；通过增压泵调节油箱的出口流量，模拟发动机供油量；通过调压阀门调节主回流泵出口油压，模拟发动机回油系统主回流泵出口油压，本发明方法模拟设置与发动机滑油系统各个部件所对应的油压、温度或流量，给予模拟的高空条件，通过测量各个滑油腔的出口油压和积油状况，获得发动机滑油系统的高空性能。

现有技术因不能准确确定发动机高空性能，只能靠发动机高空台试车来验证和积累数据，而影响发动机研制进度，浪费研制费用。本发明克服现有技术的缺陷，通过模拟发动机工作各高度、各状态轴承腔腔压，可真实模拟发动机滑油系统在不同热负荷和高空条件下的工作性能，提早摸底考核滑油泵工作可靠性和寿命，操作简单、准确度高，可大幅降低发动机整机试验时数及费用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例1和实施例2滑油系统高空性试验原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但是以下实施例仅为便于说明本发明思想所例举的示例之一，并不因此限定本发明。基于本发明基本思想所做的简单替换和变化以及不同的实施方式，应视为本发明保护范围。为方便说明，以下实施例以滑油腔的数量为3个进行说明，但并不因此限定本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种航空发动机滑油系统高空性试验系统，该试验系统模拟某一发动机滑油系统，该发动机包括有三个相互并联的轴承腔，三个轴承腔中的两个的油路上分别串联有一个轴承腔回油泵，两个轴承腔回油泵中的滑油汇总通过没有串联回油泵的轴承腔抽回发动机滑油系统主回油泵，主回油泵与油箱连通。轴承腔通过并联与油箱连通有通风系统。

通过以下设置可模拟该发动机的滑油系统对该发动机滑油系统的高空性能进行测试；如图1所示，所述试验系统根据发动机的滑油系统设置有通过管道依次连接的真空泵2、油箱1、增压泵3、滑油腔和回油泵；所述回油泵包括滑油腔回油泵和主回油泵；所述滑油腔的数量为三，分别为滑油腔A5，滑油腔B6和滑油腔C7，三个滑油腔之间相互并联与油箱1连通，滑油腔B6和滑油腔C7的油路上串联有滑油腔回油泵B11和滑油腔回油泵C12，滑油腔回油泵B11和滑油腔回油泵C12汇总后，滑油流经滑油腔A5，再通入主回油泵13被抽回油箱1；主回油泵13与油箱1之间设置有调压阀门14，所述增压泵3与滑油腔之间设置有压力传感器15、温度传感器16和质量流量计4；所述滑油腔A5内设置有可调节流量的当量喷嘴A8，所述滑油腔B6内设置有可调节流量的当量喷嘴B9，所述滑油腔C7内设置有可调节流量的当量喷嘴C10。

所述油箱包括加热装置。

所述真空泵2用来对油箱1抽真空形成负压，模拟发动机处于高空条件；所述滑油腔的数量和连接关系均根据某一发动机的滑油系统进行设置；在增压泵3与滑油腔之间设置压力传感器15、温度传感器16和质量流量计4，在主回油泵13与油箱1之间设置调压阀门14，用来调节使本实施例所述的试验系统与待测发动机滑油系统的额定值相同。

实施例2

本实施例提供一种航空发动机滑油系统高空性试验方法，使用实施例1所述的一种航空发动机滑油系统高空性试验系统对实施例1所述的某一发动机的高空性能进行测试；具体包括以下步骤：

S1.模拟被测发动机滑油系统，设置油箱1、增压泵3、滑油腔和回油泵的连接关系和数量；

S2.打开增压泵3、滑油箱和回油泵；

S3.调节当量喷嘴A，使得滑油腔A与对应的被测发动机轴承腔供油量Q1相同；调节当量喷嘴B，使得滑油腔B与对应的被测发动机轴承腔供油量Q2相同；调节当量喷嘴C，使得滑油腔C与对应的被测发动机轴承腔供油量相同；从而模拟发动机供油系统供给各轴承腔的滑油流量；

S4.调节增压泵3出口截面，通过压力传感器15和温度传感器16测量，使得增压泵3出口油压和油温与发动机规定压力及温度相同，并通过调节增压泵3使得增压泵3出口总流量与发动机供油量Q相同，出口总流量通过质量流量计4测量；

S5.调节调压阀门14，使得滑油回油压力与发动机相同；

S6.用真空泵2对油箱1进行抽负压，使油箱1中的气压为P1，模拟出油箱1与各滑油腔的高空条件；

S7.监测各个滑油腔的通风系统出口气压和回油系统出口油压，以及各滑油腔积油状况进行高空性判断。如图1所示，检测滑油腔A通风系统出口气压为P2；检测滑油腔B通风系统出口气压为P3；检测滑油腔C通风系统出口气压为P4；检测滑油腔回油泵B出口油压为P5；检测滑油腔回油泵C出口油压为P6；检测滑油腔回油泵A出口油压为P7；检测主回油泵的出口油压P8。通过以上测量得到该发动机滑油系统的高空性能。

S8.向油箱通入气体，测量各个滑油腔的通风系统出口气压和回油系统出口油压，以及各滑油腔积油状况进行高空性判断。

S4步骤所述的温度通过加热油箱获得。

本实施例通过调节滑油腔的当量喷嘴，调节各个滑油腔与发动机轴承腔供油量相同；通过增压泵调节油箱的出口流量，模拟发动机供油量；主回油泵与油箱之间设置有调压阀门，通过调压阀门调节主回流泵出口油压，模拟发动机回油系统主回流泵出口油压。

本发明不局限用于3个主轴承腔的滑油系统。

本发明新型滑油系统高空性试验系统及方法已使用在2500kgf级航空涡扇发动机上，通过该试验系统及方法试验确定的发动机滑油系统升限，与发动机整机高空台试验确定的滑油系统升限一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。

Claims (4)

1.一种航空发动机滑油系统高空性试验系统，其特征在于，所述试验系统根据发动机的滑油系统设置有通过管道连接的油箱、增压泵、滑油腔和回油泵；所述油箱连通有真空泵，所述回油泵包括滑油腔回油泵和主回油泵，所述滑油腔模拟发动机轴承腔，主回油泵与油箱相通，主回油泵与油箱之间设置有调压阀门，所述增压泵与滑油腔之间设置有压力传感器、温度传感器和质量流量计；所述滑油腔内设置有可调节流量的当量喷嘴；所述滑油腔的数量至少为1；所述油箱包括加热装置。

2.根据权利要求1所述航空发动机滑油系统高空性试验系统，其特征在于，所述油箱连接有气体输入装置。

3.一种航空发动机滑油系统高空性试验方法，其特征在于，使用权利要求1~2所述的实验系统，包括以下步骤：

S1.模拟被测发动机滑油系统，设置油箱、增压泵、滑油腔和回油泵的连接关系和数量；

S2.打开增压泵、滑油箱和回油泵；

S3.调节当量喷嘴，使得各个滑油腔与对应的被测发动机轴承腔供油量相同，从而模拟发动机供油系统供给各轴承腔的滑油流量；

S4.调节增压泵出口截面，使得增压泵出口油压与发动机规定压力相同，通过高温油箱保证滑油供油温度与发动机相同，滑油泵出口压力及温度通过压力传感器和温度传感器分别测量，通过调节当量喷嘴使得增压泵出口总流量与发动机供油量相同，出口总流量通过质量流量计测量；

S5.调节调压阀门，使得滑油回油压力与发动机相同；

S6.用真空泵对油箱进行抽负压，模拟出油箱与各滑油腔的高空条件；

S7.监测各个滑油腔的通风系统出口气压和回油系统出口油压，以及各滑油腔积油状况进行高空性判断。

4.根据权利要求3所述的实验系统的操作方法，其特征在于，还包括向油箱通入气体的步骤。