一种航空发动机燃油添加剂在线加注方法及加注装置与流程

本发明属于航空发动机领域，涉及航空发动机燃油系统设计技术，具体涉及一种航空发动机燃油添加剂在线加注方法及加注装置。

背景技术：

1、航空发动机中航空燃油是为数不多的可用冷却介质，航空燃油应用过程中当自身温度达到一定温度后，燃油中的溶解氧与燃油中的烃类化合物发生热氧化反应，会形成热氧化沉积或结焦物，它们沉积在换热器壁面将显著增大换热器传热阻力、降低冷却效果。此外，结焦物还可能导致燃料控制阀粘滞、堵塞油滤、降低燃油喷嘴的使用寿命等一系列影响发动机工作可靠性的问题，使得航空燃油热氧化反应沉积成为高热沉航煤必须解决的瓶颈问题之一。

2、目前，为保证航空燃油长期应用可靠性，通常会在航空燃油中添加添加剂，以抑制热氧化沉积或结焦物的产生，增加添加剂涉及到添加剂的加注问题。添加剂添加通常在发动机整机试验中开展带添加剂燃油试验或在飞行过程中实施空中加油的场景下应用。

3、现有的试验油库或加油机在设计之初针对的是常规航空煤油，一般是直接将添加剂加入油库或加油机中，这样的方式会造成添加剂浪费或者对燃油造成污染。再者，用于抑制氧化结焦的燃油添加剂加注比例比较低，加注量一般在几百ppm(ppm是浓度单位，为百万分率)，且发动机不同状态燃油流量差异非常大，通过传统的调节方式-比例调节阀进行调节时，由于加注量调节范围可能不在比例调节阀的调节范围内，难以实现在小流量、高精度的使用场景下调节出需要的流量，更无法调节出需要的精度。

4、因此，针对发动机工作全过程，有必要提供一种新型流量调节系统，解决流体系统中进行宽范围、高精度、小流量工况下流量调节难的问题。

技术实现思路

1、为了解决直接将添加剂加入油库或加油机中造成的添加剂浪费或者对燃油造成污染，以及传统比例调节阀难以实现小流量、高精度使用场景下的调节精度的技术问题，本发明公开了一种航空发动机燃油添加剂在线加注方法及加注装置。

2、实现发明目的的技术方案如下：

3、本发明实施例提供了一种航空发动机燃油添加剂在线加注装置，包括：

4、供油流路，所述供油流路的进口端经供油泵组与燃油添加剂储罐连通，出口端与发动机进口燃油管路的进口连通，所述供油流路上沿进口端至出口端依次设有第一压力传感器、比例流量调节阀、第二压力传感器、第一流量传感器、电磁通断阀；

5、回油流路，所述回油流路的进口端位于所述比例流量调节阀与所述第一流量传感器之间，出口端与所述燃油添加剂储罐连通，所述回油流路上设有针阀和第二流量传感器；

6、控制系统，所述控制系统分别与所述第一压力传感器、所述比例流量调节阀、所述第二压力传感器、所述第一流量传感器、所述电磁通断阀、所述针阀和所述第二流量传感器电连接。

7、进一步地，所述供油流路还包括供油过滤器和单向阀，所述供油过滤器和所述单向阀位于所述供油泵组与所述第一压力传感器之间。

8、进一步地，所述回油流路还包括减压阀，所述减压阀与所述控制系统电连接。

9、更进一步地，所述回油流路还包括冷却器。

10、进一步地，所述发动机进口燃油管路上设有特斯拉阀和发动机燃油增压泵。

11、本发明实施例还提供了一种航空发动机燃油添加剂在线加注方法，采用上述的航空发动机燃油添加剂在线加注装置加注燃油添加剂，所述方法包括：

12、步骤1、发动机工作前，分别给予所述比例流量调节阀和所述针阀一个初始开度；

13、步骤2、发动机工作过程中实时采集的发动机工作状态，依据所述发动机工作状态确定燃油添加剂的所需加注流量；

14、步骤3、依据所述所需加注流量和所述供油流路的几何参数，控制所述供油泵组工作将所述燃油添加剂储罐内燃油添加剂输入至所述供油流路；

15、步骤4、依据实时采集的所述第一流量传感器的给油流量、所述第二流量传感器的回油流量、所述第一压力传感器的第一供油压力和所述第二压力传感器的第二供油压力，以及所述比例流量调节阀的参数，实时计算并调整所述比例流量调节阀的开度，使所述给油流量等于所述所需加注流量；

16、步骤5、当所述比例流量调节阀的开度等于所述比例流量调节阀的最小开度，且所述给油流量大于所述所需加注流量时，调整所述针阀的开度，使采集的所述给油流量等于所述所需加注流量。

17、进一步地，上述方法还包括：

18、实时对所述回油流路中输回至所述燃油添加剂储罐的燃油添加剂降温和/或卸压。

19、进一步地，上述步骤4中，所述比例流量调节阀的开度的计算公式为其中，x为开度；q1为经过比例流量调节阀的流量，为给油流量q3和回油流量q2的和；c为阀门流量系数；a为阀门最大过流面积；ρ为流体密度；△p为第一供油压力与第二供油压力的差值。

20、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明的航空发动机燃油添加剂在线加注装置，结构简单、设计巧妙，根据空中加油需求或发动机状态计算燃油添加剂的所需加注流量，依据所需加注流量通过比例流量调节阀和针阀的相互配合实现燃油添加剂精准的添加，可以有效的解决了宽范围、高精度、小流量工况下流量调节难的问题，并且可以实现燃油添加剂的流量从零开始调节。

21、同时，本发明的加注装置的部署简单，使用方便，拥有高实时性和高调节精度，在装置使用过程中，无需人工参与，只需要控制系统根据采集的各个器件的数据即可实现加注量的自动调节，自动化程度高，可以为发动机热管理系统的研究和测试提供了极好的解决手段。

技术特征：

1.一种航空发动机燃油添加剂在线加注装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的航空发动机燃油添加剂在线加注装置，其特征在于，所述供油流路(1)还包括供油过滤器(15)和单向阀，所述供油过滤器(15)和所述单向阀位于所述供油泵组(10)与所述第一压力传感器(11)之间。

3.根据权利要求1所述的航空发动机燃油添加剂在线加注装置，其特征在于，所述回油流路(2)还包括减压阀(23)，所述减压阀(23)与所述控制系统电连接。

4.根据权利要求1或3所述的航空发动机燃油添加剂在线加注装置，其特征在于，所述回油流路(2)还包括冷却器(24)。

5.根据权利要求1所述的航空发动机燃油添加剂在线加注装置，其特征在于，所述发动机进口燃油管路上设有特斯拉阀(4)和发动机燃油增压泵(5)。

6.一种航空发动机燃油添加剂在线加注方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的航空发动机燃油添加剂在线加注装置加注燃油添加剂，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的航空发动机燃油添加剂在线加注方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求6所述的航空发动机燃油添加剂在线加注方法，其特征在于，步骤4中，所述比例流量调节阀(12)的开度的计算公式为其中，x为开度；q1为经过比例流量调节阀(12)的流量，为给油流量q3和回油流量q2的和；c为阀门流量系数；a为阀门最大过流面积；ρ为流体密度；△p为第一供油压力与第二供油压力的差值。

技术总结本发明涉及航空发动机燃油系统设计技术，提供了一种航空发动机燃油添加剂在线加注方法及加注装置，装置包括燃油添加剂储罐、供油泵组、供油流路、回油流路和控制系统，供油流路上沿进口端至出口端依次设有第一压力传感器、比例流量调节阀、第二压力传感器、第一流量传感器、电磁通断阀；回油流路的进口端位于比例流量调节阀与第一流量传感器之间，回油流路上设有针阀和第二流量传感器；控制系统分别与第一压力传感器、比例流量调节阀、第二压力传感器、第一流量传感器、电磁通断阀、针阀和第二流量传感器电连接。本发明的加注装置具有部署简单、使用方便、拥有高实时性和高调节精度的特点，自动化程度高无需人工参与即可实现加注量的自动调节。技术研发人员：娄德仓,杨锦昌,周雷,钟世林,邓远灏,杨陈罡,马庆辉,赵维维受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/15