发动机燃油和控制系统

1、发动机燃油和控制系统发动机燃油和控制系统1 发动机控制基本概念发动机控制基本概念2 燃油系统燃油系统3 燃油泵燃油泵4 燃油控制器燃油控制器5 全功能（全权限）数字电子控制（全功能（全权限）数字电子控制（FADEC）6 燃油喷嘴燃油喷嘴7 航空燃油及添加剂航空燃油及添加剂燃油和控制系统燃油和控制系统 控制系统控制系统1.1 发动机控制基本概念发动机控制基本概念被控对象被控对象 被控制去完成某项工作的设备或装置。如被控制去完成某项工作的设备或装置。如发动机。发动机。控制装置控制装置 用以完成既定控制任务的机构总和，又称用以完成既定控制任务的机构总和，又称控制器。如发动机的燃油控制器、螺旋桨调速器

2、等。控制器。如发动机的燃油控制器、螺旋桨调速器等。控制系统控制系统 由被控对象和控制装置组成。由被控对象和控制装置组成。被控参数被控参数 能表征被控对象的工作状态又被控制的参能表征被控对象的工作状态又被控制的参数。如发动机转速。数。如发动机转速。可控变量可控变量 能影响被控对象的工作过程，用来改变被能影响被控对象的工作过程，用来改变被控参数大小的因素。如燃油流量。控参数大小的因素。如燃油流量。给定值给定值 控制系统在某一确定工作状态下，其被控控制系统在某一确定工作状态下，其被控参数应等于的数值或范围。通常由人工输入，也叫参数应等于的数值或范围。通常由人工输入，也叫人工指令值。如驾驶员的指令值。

3、人工指令值。如驾驶员的指令值。干扰量干扰量 引起被控参数发生变化的外部作用量。引起被控参数发生变化的外部作用量。控制系统的基本任务：控制装置通过调节可控变量，控制系统的基本任务：控制装置通过调节可控变量，控制被控对象的被控参数，消除干扰对被控参数的控制被控对象的被控参数，消除干扰对被控参数的影响，使被控参数最终等于给定值。影响，使被控参数最终等于给定值。控制系统基本性能要求：平稳、快速、准确。即稳、控制系统基本性能要求：平稳、快速、准确。即稳、快、准。快、准。1、稳定性、稳定性 保证发动机在整个工作包线范围内稳定工作。保证发动机在整个工作包线范围内稳定工作。 稳态下，推力波动不大于该条件下推力

4、的稳态下，推力波动不大于该条件下推力的 1.0，不连续推力波动间隔不得少于不连续推力波动间隔不得少于5秒。秒。2、准确性、准确性 转速控制的最大转速误差要求为转速控制的最大转速误差要求为0.1 0.2，最大，最大不得超过不得超过0.3 0.5；温度控制的最大误差不得超过；温度控制的最大误差不得超过0.5 0.8。 3、过渡过程品质、过渡过程品质 （1）超调量）超调量：超调量不超过：超调量不超过2 3。 （2）控制时间）控制时间td：一般要求小于：一般要求小于2 3秒。秒。 （3）振荡次数：不允许有振荡存在。）振荡次数：不允许有振荡存在。在单位阶跃作用下，衡量系统控制过渡过程的主要指标是： 超调

5、量超调量（23） %100*)(maxnnn 控制时间td 误差范围5，2， 稳定时间：小于23s 振荡次数 一、发动机控制系统的基本组成一、发动机控制系统的基本组成控制系统：控制系统： 操纵系统内的一个控制器和它的控制对象操纵系统内的一个控制器和它的控制对象 转速控制系统：由转速控制器与发动机组成；转速控制系统：由转速控制器与发动机组成； 温度控制系统：由温度控制器与发动机组成。温度控制系统：由温度控制器与发动机组成。 元件：自动控制装置中，组成控制机构的机件。元件：自动控制装置中，组成控制机构的机件。 组成：组成： 1 1、测量元件；、测量元件； 2 2、指令机构；、指令机构； 3 3、比

6、较元件；、比较元件； 4 4、执行元件。、执行元件。 5 5、在比较机构与执行机构之间，往往还需要有功率、在比较机构与执行机构之间，往往还需要有功率放大元件。放大元件。 6 6、另外，还需驱动各部分、为各部分提供动力的能、另外，还需驱动各部分、为各部分提供动力的能源元件（如液压系统中的油泵）。源元件（如液压系统中的油泵）。给定元件校正装置执行机构放大元件比较元件测量元件控制装置被控对象控制系统二、发动机控制系统的基本类型二、发动机控制系统的基本类型 （一）按控制原理分（一）按控制原理分1、开环控制系统、开环控制系统 开环控制：控制装置与被控对象之间只有顺向作用开环控制：控制装置与被控对象之间只

7、有顺向作用 而没有反向联系的控制过程而没有反向联系的控制过程 特点：特点： 对元件的精度要求高对元件的精度要求高 调节及时，被控量的变化平稳，稳定性好。调节及时，被控量的变化平稳，稳定性好。l 开环控制 控制装置和被控对象同时感受外界干扰，改变可控变量，控制装置和被控对象同时感受外界干扰，改变可控变量，补偿干扰量引起的被控参数变化，按补偿原理工作。补偿干扰量引起的被控参数变化，按补偿原理工作。 优点：优点：及时、稳定。及时、稳定。 缺点：缺点：不能补偿所有干扰，精度差。不能补偿所有干扰，精度差。l 开环控制 开环控制实例：开环控制实例： 飞行高度增加进入发动飞行高度增加进入发动机的空气流量减少

8、（若不补机的空气流量减少（若不补偿则会引起发动机转速升高）偿则会引起发动机转速升高）膜盒膨胀档板活门膜盒膨胀档板活门的开度增大随动活塞上的开度增大随动活塞上移柱塞泵的斜盘角变小移柱塞泵的斜盘角变小供油量减少保持转供油量减少保持转速不变。速不变。l 开环控制主要元件敏感元件为膜盒，感受进气总压敏感元件为膜盒，感受进气总压; ; 进气总压是飞行高度和飞行马赫数的函进气总压是飞行高度和飞行马赫数的函数数; ;油门杆为指令机构，通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，确定油门杆为指令机构，通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，确定转速的给定值转速的给定值; ;放大元件为档板活门，档板通过与膜盒相

9、连的杠杆的作用来改变其开度放大元件为档板活门，档板通过与膜盒相连的杠杆的作用来改变其开度; ;执行元件为随动活塞执行元件为随动活塞, , 它控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量它控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量; ;供油元件为柱塞泵。供油元件为柱塞泵。2、闭环控制系统、闭环控制系统闭环控制：闭环控制： 控制装置与被控对象之间既有顺向作用控制装置与被控对象之间既有顺向作用 又有反向联系的控制过程。又有反向联系的控制过程。 特点：特点： 对元件的精度要求低而调节的准确度高；对元件的精度要求低而调节的准确度高； 调节不及时，使系统经常处于有偏差状态下调节不及时，使系统经常处于有偏差状态下工作工作

10、; 易引起过调和振荡。易引起过调和振荡。 l 闭环控制被控对象的输出被控对象的输出n n即为控制装置的输入即为控制装置的输入n n ，控制装置的输出，控制装置的输出q qm,fm,f即为被控对象的输入即为被控对象的输入q qm,fm,f，整个控制系统形成一个闭合的，整个控制系统形成一个闭合的回路。按偏离原理工作。回路。按偏离原理工作。优点优点: :精度高，不仅对外界干扰而且精度高，不仅对外界干扰而且对内部部件性能退化所造成的被控参数变化也能修正。对内部部件性能退化所造成的被控参数变化也能修正。缺点：缺点：不及时。不及时。l 闭环控制 闭环控制实例：闭环控制实例： 稳态工作时：发动机稳定工作稳态

11、工作时：发动机稳定工作时，发动机的转速和给定值相时，发动机的转速和给定值相等，分油活门处于中立位置，等，分油活门处于中立位置，控制器各部分都处于相对静止控制器各部分都处于相对静止状态。状态。 干扰引起偏离时（动态）：飞干扰引起偏离时（动态）：飞行高度增加空气流量减少行高度增加空气流量减少涡轮功大于压气机功涡轮功大于压气机功转速增加离心力变大转速增加离心力变大分油活门上移随动活塞下分油活门上移随动活塞下移柱塞泵斜盘角变小移柱塞泵斜盘角变小供油量减少转速回落，恢供油量减少转速回落，恢复到给定值。复到给定值。l 闭环控制主要元件敏感元件是离心飞重，其功用是感受发动机的实际转速敏感元件是离心飞重，其功

12、用是感受发动机的实际转速; ; 指令机构是油门杆，它通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，指令机构是油门杆，它通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，确定转速的给定值确定转速的给定值; ; 推力杆经钢索，连杆联到燃油控制器上的功率杆。推力杆经钢索，连杆联到燃油控制器上的功率杆。放大元件是分油活门，分油活门的位置由离心飞重的轴向力与指令机放大元件是分油活门，分油活门的位置由离心飞重的轴向力与指令机构给定的调准弹簧力比较后的差值决定构给定的调准弹簧力比较后的差值决定; ;执行元件是随动活塞执行元件是随动活塞; ; 它控制滑油路的走向，改变斜盘角度；它控制滑油路的走向，改变斜盘角度；供油元件是

13、燃油泵。控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量。供油元件是燃油泵。控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量。3、复合控制系统、复合控制系统 特点：特点： 调节及时、准确；调节及时、准确； 控制器的结构复杂；控制器的结构复杂； 容易引起过调和振荡。容易引起过调和振荡。 l 复合控制开、闭环控制的结合，兼有二者优点，精度高，及时、稳开、闭环控制的结合，兼有二者优点，精度高，及时、稳定；能补偿所有干扰；弥补各自的缺点。定；能补偿所有干扰；弥补各自的缺点。 （二）按可控变量分（二）按可控变量分 根据可控变量的不同：发动机控制分为燃油流量根据可控变量的不同：发动机控制分为燃油流量控制和几何控制。控制和几何控制

14、。 燃油流量控制：以燃油流量，即供油量为可控变燃油流量控制：以燃油流量，即供油量为可控变量，控制发动机的转速、压力比（），以量，控制发动机的转速、压力比（），以控制发动机的推力为目的。控制发动机的推力为目的。 几何控制：以发动机的某些几何参数为可控变量，几何控制：以发动机的某些几何参数为可控变量，通过控制和调节，以保证发动机稳定和提高发动通过控制和调节，以保证发动机稳定和提高发动机性能等内容为控制目的。如：可调静子叶片，机性能等内容为控制目的。如：可调静子叶片，可调放气活门或放气带，涡轮间隙，螺旋桨桨叶可调放气活门或放气带，涡轮间隙，螺旋桨桨叶角、可调进气道，可调面积（或方向）喷管等。角、可调

15、进气道，可调面积（或方向）喷管等。（三）按控制功能分（三）按控制功能分 稳态控制：是指在人工指令不变的情况下，对外界干扰引稳态控制：是指在人工指令不变的情况下，对外界干扰引起的发动机工作状态变化，发动机控制能消除干扰的影响，起的发动机工作状态变化，发动机控制能消除干扰的影响，保持既定的发动机稳定工作点不变的控制功能。如恒速控保持既定的发动机稳定工作点不变的控制功能。如恒速控制。制。 过渡控制（瞬态工作）：在人工指令改变的情况下，发动过渡控制（瞬态工作）：在人工指令改变的情况下，发动机控制能按指令的要求，控制发动机从原有工作状态，平机控制能按指令的要求，控制发动机从原有工作状态，平稳、快速、准确

16、地过渡到所选定的新的工作状态。如：启稳、快速、准确地过渡到所选定的新的工作状态。如：启动停车、加速、减速、反推等。动停车、加速、减速、反推等。 安全限制：指发动机在各种工作状态和全部的飞行条件下，安全限制：指发动机在各种工作状态和全部的飞行条件下，保证发动机主要参数不超出安全范围，即不超出允许的限保证发动机主要参数不超出安全范围，即不超出允许的限制。如发动机控制装置能确保发动机在任何情况下，不超制。如发动机控制装置能确保发动机在任何情况下，不超温、不超转、不喘振、不熄火、不超压、不超扭等。温、不超转、不喘振、不熄火、不超压、不超扭等。燃油和控制系统燃油和控制系统 燃油系统燃油系统1.2 燃油系

17、统燃油系统飞机的不同飞行阶段（滑跑、起飞、爬升、巡航、飞机的不同飞行阶段（滑跑、起飞、爬升、巡航、下降、进近、复飞等）需要不同的推力（或功下降、进近、复飞等）需要不同的推力（或功率），对应着发动机不同的工作状态，也就是说率），对应着发动机不同的工作状态，也就是说供给发动机不同的燃油量。供给发动机不同的燃油量。动力装置在地面和空中有其安全工作范围。发动动力装置在地面和空中有其安全工作范围。发动机控制应该避免发动机工作中出现超温、超转、机控制应该避免发动机工作中出现超温、超转、喘振、贫油或富油熄火、超压、和超扭。喘振、贫油或富油熄火、超压、和超扭。 燃油系统的功用燃油系统的功用是在各个工作状态下将

18、清洁的、无蒸汽的、经过增是在各个工作状态下将清洁的、无蒸汽的、经过增压的、计量好的燃油供给发动机。压的、计量好的燃油供给发动机。 燃油系统的供油过程燃油系统的供油过程:发动机燃油系统是由飞机燃油系统将燃油供到发动发动机燃油系统是由飞机燃油系统将燃油供到发动机的燃油泵开始，一直到燃油从燃烧室喷嘴喷出，机的燃油泵开始，一直到燃油从燃烧室喷嘴喷出，这中间除燃油泵外还有燃油加热器、燃油滤、燃油这中间除燃油泵外还有燃油加热器、燃油滤、燃油控制器、燃油流量计、分配活门或增压和泄油活门，控制器、燃油流量计、分配活门或增压和泄油活门，燃油总管、燃油喷嘴。燃油总管、燃油喷嘴。 燃油泵：燃油泵：负责供油和增压，常

19、常包括增压级和主级。负责供油和增压，常常包括增压级和主级。增压的目的：燃油喷咀工作的需要；提供伺服燃油。增压的目的：燃油喷咀工作的需要；提供伺服燃油。增压级也叫低压泵，给主级进口提供所需的流量和压力，增压级也叫低压泵，给主级进口提供所需的流量和压力，可由离心泵或齿轮泵完成；主级也叫高压泵，提供燃油系可由离心泵或齿轮泵完成；主级也叫高压泵，提供燃油系统所需的最终压力，通常由齿轮泵完成。统所需的最终压力，通常由齿轮泵完成。燃油泵（主级）出口有释压活门，防止泵后压力过高，损燃油泵（主级）出口有释压活门，防止泵后压力过高，损坏下游部件和造成漏油。坏下游部件和造成漏油。燃油泵实际供油量必须大于需油量，超

20、出部分（旁通燃油）燃油泵实际供油量必须大于需油量，超出部分（旁通燃油）返回油泵进口，有时需流经滑油冷却器给滑油提供返回油泵进口，有时需流经滑油冷却器给滑油提供冷却。为防止低功率时，因旁通回油流量大，回油温度过冷却。为防止低功率时，因旁通回油流量大，回油温度过高，有些旁通回油经燃油再循环系统返回燃油箱。高，有些旁通回油经燃油再循环系统返回燃油箱。 燃油加温器：燃油加温器：加温燃油防止结冰，堵塞油路。加温燃油防止结冰，堵塞油路。加温的方法可用发动机的滑油及压气机的引气。加温的方法可用发动机的滑油及压气机的引气。起飞、进近、复飞这些关键的飞行阶段不能使用燃起飞、进近、复飞这些关键的飞行阶段不能使用燃

21、油加温，这是为了防止出现熄火的可能。油加温，这是为了防止出现熄火的可能。加温的方法可用发动机的滑油及压气机的引气。加温的方法可用发动机的滑油及压气机的引气。滑油燃油热交换器通常位于低压燃油系统。亦可滑油燃油热交换器通常位于低压燃油系统。亦可位于高压泵之后，但漏油的可能性增加。位于高压泵之后，但漏油的可能性增加。 燃油滤：过滤燃油，保证清洁的燃油供给喷嘴。燃油滤：过滤燃油，保证清洁的燃油供给喷嘴。通常有过滤主燃油的粗油滤和过滤伺服油的细油滤（清洗油通常有过滤主燃油的粗油滤和过滤伺服油的细油滤（清洗油滤）。滤）。由于伺服机构多是配合精密的偶件，伺服油需经粗细油滤的由于伺服机构多是配合精密的偶件，伺

22、服油需经粗细油滤的反复过滤。反复过滤。油滤堵塞由油滤压差电门监视。油滤堵塞由油滤压差电门监视。油滤堵塞后，旁通活门打开，保证燃油的继续供给。油滤堵塞后，旁通活门打开，保证燃油的继续供给。过滤度：微米，油滤微米值越小，过滤越细过滤度：微米，油滤微米值越小，过滤越细 目：孔数目：孔数/平方英寸，油滤目越大，孔越细。平方英寸，油滤目越大，孔越细。 燃油控制器：负责计量燃油，并供应动力油控制一些作燃油控制器：负责计量燃油，并供应动力油控制一些作动器、活门。动器、活门。 燃油流量计：测量供给喷嘴的燃油质量流量。燃油流量计：测量供给喷嘴的燃油质量流量。 燃油分配活门将计量燃油分送到各个喷嘴。燃油分配活门将

23、计量燃油分送到各个喷嘴。如果是用主、副燃油总管和双路式燃油喷嘴，常常如果是用主、副燃油总管和双路式燃油喷嘴，常常采用增压和泄油活门。它的作用是在预定的燃油压采用增压和泄油活门。它的作用是在预定的燃油压力下将燃油分配到主、副燃油总管；停车时，泄放力下将燃油分配到主、副燃油总管；停车时，泄放总管燃油。因此，工作时，泄油活门关闭，增压活总管燃油。因此，工作时，泄油活门关闭，增压活门打开；停车时，泄油活门打开，增压活门关闭。门打开；停车时，泄油活门打开，增压活门关闭。 燃油喷嘴是发动机燃油系统的终点燃油喷嘴是发动机燃油系统的终点 低压燃油系统低压燃油系统低压系统必须以适当的压力、流量和温度供应燃油低压

24、系统必须以适当的压力、流量和温度供应燃油到发动机燃油控制器，以保证发动机满意地工作。到发动机燃油控制器，以保证发动机满意地工作。该系统可包括低压泵以防止燃油的汽塞及气隙，燃该系统可包括低压泵以防止燃油的汽塞及气隙，燃油加热器以防止冰晶形成。系统中通常都有燃油滤，油加热器以防止冰晶形成。系统中通常都有燃油滤，在某些应用中，燃油通过滑油散热器，还装有传感在某些应用中，燃油通过滑油散热器，还装有传感器给出燃油压力、流量和温度信号。器给出燃油压力、流量和温度信号。 高压燃油系统压燃油系统进入燃烧室的燃油压力必须足够高使其能克服高的进入燃烧室的燃油压力必须足够高使其能克服高的喷嘴压力和有效地雾化。喷嘴压

25、力和有效地雾化。典型的高压（典型的高压（HP）燃油控制系统包括高压泵，油量）燃油控制系统包括高压泵，油量控制和数个喷嘴。此外，包括一些传感部件提供燃控制和数个喷嘴。此外，包括一些传感部件提供燃油流量的自动控制响应发动机要求。油流量的自动控制响应发动机要求。燃油和控制系统燃油和控制系统 燃油泵燃油泵1.3 燃油泵燃油泵油泵是一种将机械能转变成压力能的机械。油泵是一种将机械能转变成压力能的机械。就其用途而言，可分为燃油泵、滑油泵、液压泵等。就其用途而言，可分为燃油泵、滑油泵、液压泵等。燃油经燃油泵增压后，供往发动机喷嘴；燃油经燃油泵增压后，供往发动机喷嘴；高压燃油还作为能源，用来驱动执行元件高压燃

26、油还作为能源，用来驱动执行元件 根据供油增压原理，油泵可分为两大类：根据供油增压原理，油泵可分为两大类：容积式泵容积式泵 它是依靠泵的抽吸元件作相对运动，交替它是依靠泵的抽吸元件作相对运动，交替改变元件间的自由容积进行吸油、排油的。供油量改变元件间的自由容积进行吸油、排油的。供油量取决于元件一次循环运动中自由容积变化的大小。取决于元件一次循环运动中自由容积变化的大小。在一定的供油量下，泵根据出口处的液体流动阻力在一定的供油量下，泵根据出口处的液体流动阻力来建立压力。这类泵在航空发动机上应用最广，如：来建立压力。这类泵在航空发动机上应用最广，如：柱塞泵、齿轮泵、旋板泵（叶片泵）。柱塞泵、齿轮泵、

27、旋板泵（叶片泵）。叶轮式泵叶轮式泵 它是依靠叶轮作旋转运动，使经过叶轮的它是依靠叶轮作旋转运动，使经过叶轮的液体增加动能和压力能，在叶轮后的扩压器中再将液体增加动能和压力能，在叶轮后的扩压器中再将液体的动能部分滞止，转化为压力能。这类泵有离液体的动能部分滞止，转化为压力能。这类泵有离心泵、汽心泵。心泵、汽心泵。 目前民航发动机上用的最多的是渐开线直齿外啮合齿轮目前民航发动机上用的最多的是渐开线直齿外啮合齿轮泵和轴向倾斜式变量柱塞泵以及旋板泵和离心泵。泵和轴向倾斜式变量柱塞泵以及旋板泵和离心泵。 齿轮泵是定量泵，工作容积不可调。流量和转速有一一齿轮泵是定量泵，工作容积不可调。流量和转速有一一对应

28、关系。当转速不变时，供油量通过旁通回油节流调对应关系。当转速不变时，供油量通过旁通回油节流调节。即齿轮泵的供油量始终高于需油量，超出需要的油节。即齿轮泵的供油量始终高于需油量，超出需要的油量返回油泵进口。量返回油泵进口。 齿轮泵 (Gear Pump)组成：组成：1.1.组成组成：一对尺寸相同的外啮合齿轮、壳体、端盖和传动轴等。一对尺寸相同的外啮合齿轮、壳体、端盖和传动轴等。2.特点特点：（与柱塞泵相比）：（与柱塞泵相比） 优点优点：容积式泵，结构简单、体积小、重量轻、制造容易。：容积式泵，结构简单、体积小、重量轻、制造容易。 对工作液体清洁度敏感性小。对工作液体清洁度敏感性小。 工作可靠。工

29、作可靠。 缺点缺点：作用于齿轮上不平衡的径向力大。：作用于齿轮上不平衡的径向力大。 效率低。效率低。 噪音大、供油量和压力脉动较大。噪音大、供油量和压力脉动较大。 定量泵定量泵：需要减少供油量时，只能利用回油装置从高压出：需要减少供油量时，只能利用回油装置从高压出口把多余的油放回低压进口，消耗功率，引起工作液体和口把多余的油放回低压进口，消耗功率，引起工作液体和泵温度升高。泵温度升高。原理原理 供油供油：齿轮泵的工作原理与其它容积式泵一样，是借助：齿轮泵的工作原理与其它容积式泵一样，是借助工作容积的变化（增大或减小）来实现吸油和排油的。在齿工作容积的变化（增大或减小）来实现吸油和排油的。在齿轮

30、泵中这种工作容积是两个齿轮与壳体及端盖的有关表面形轮泵中这种工作容积是两个齿轮与壳体及端盖的有关表面形成的两个工作容积：吸油腔和排油腔。成的两个工作容积：吸油腔和排油腔。 增压增压：齿轮泵的压力建立的原理，与柱塞泵相同的（容积：齿轮泵的压力建立的原理，与柱塞泵相同的（容积式泵都一样）式泵都一样）吸油过程：轮齿脱开啮合V p 吸油；排油过程：轮齿进入啮合V p 排油。吸油腔：吸油腔：由齿轮由齿轮1、2、3和和1、2、3的表面，壳体，端盖组成的表面，壳体，端盖组成3和和3齿面使工作容积增大齿面使工作容积增大1和和1齿面使工作容积减小齿面使工作容积减小(啮合点到齿根那段齿面所扫啮合点到齿根那段齿面所

31、扫过的容积过的容积)容积增大：轮齿从啮合点到各自的齿顶所扫过的容积容积增大：轮齿从啮合点到各自的齿顶所扫过的容积排油腔：排油腔：由齿轮由齿轮1、7和和1、7、6的表面，壳体，端盖组成的表面，壳体，端盖组成7和和6齿面使工作容积减小齿面使工作容积减小1和和1齿面使工作容积增大齿面使工作容积增大(啮合点到齿根那段齿面所扫啮合点到齿根那段齿面所扫过的容积过的容积)容积减小：轮齿从啮合点到各自的齿顶所扫过的容积容积减小：轮齿从啮合点到各自的齿顶所扫过的容积柱塞泵 柱塞泵的供油量不柱塞泵的供油量不仅取决于转速还取仅取决于转速还取决于斜盘角度，转决于斜盘角度，转速不变时，供油量速不变时，供油量通过改变斜盘

32、角度通过改变斜盘角度容易调节，这是它容易调节，这是它的主要优点的主要优点 。1-柱塞； 2-斜盘； 3-转子； 4-分油盘工作原理工作原理 供油：供油：转子转动转子转动-由于有弹簧力和油压力的作由于有弹簧力和油压力的作用，柱塞相对转子直线往复运动用，柱塞相对转子直线往复运动-柱塞腔柱塞腔工作工作容积周期变化。容积周期变化。 增压增压（压力建立）：连续供油和出口阻力（负载）（压力建立）：连续供油和出口阻力（负载）两个条件。两个条件。 密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）密封工作腔（缸体孔、柱塞底部） 由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底

33、部密封容积变化，实现吸油、排油。作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。 吸油过程：柱塞伸出吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；吸油； 排油过程：柱塞缩回排油过程：柱塞缩回vp排油。排油。旋板泵（旋板泵（Vane Pump)Vane Pump) 旋板泵又称旋板泵又称叶片泵叶片泵，分为，分为单作用式单作用式、双作用式双作用式两类，可作两类，可作定定量泵量泵和和变量泵变量泵。供油压力低，在航空。供油压力低，在航空活塞式发动机活塞式发动机上应上应用较多，在用较多，在燃油系统中用作辅助增压泵。燃油系统中用作辅助增压泵。特点特点： 结构紧凑，外形尺寸小，供油量较均匀，工作平稳，噪结构紧凑，外形尺寸小，供油

34、量较均匀，工作平稳，噪 音小；音小； 比重量（泵重量比重量（泵重量/泵功率）优于柱塞泵和齿轮泵；泵功率）优于柱塞泵和齿轮泵； 抗脏性优于柱塞泵；抗脏性优于柱塞泵； 供油量可调节性能优于齿轮泵。供油量可调节性能优于齿轮泵。 目前普遍重视目前普遍重视 单作用旋板泵单作用旋板泵 （一）（一）组成组成主要由主要由转子、旋板、定子、分油盘和壳体转子、旋板、定子、分油盘和壳体组成。组成。转子在定子内转子在定子内偏心安装偏心安装，偏心距为，偏心距为e e航空发动机：航空发动机：低压低压旋板泵（具有四块径向旋板）旋板泵（具有四块径向旋板） （二）（二）工作原理工作原理1.1.当转子旋转时，旋板在离心力和槽底油

35、压力等作用下，始终当转子旋转时，旋板在离心力和槽底油压力等作用下，始终紧靠在定子内表面上，相应转子作往复运动。紧靠在定子内表面上，相应转子作往复运动。2. 2. 上方的区段为上方的区段为工作段工作段，下方的区段为，下方的区段为密封段密封段。为避免吸、。为避免吸、排油腔之间沟通，工作段和密封段对应于转子中心的圆心角排油腔之间沟通，工作段和密封段对应于转子中心的圆心角应不小于相邻两旋板的夹角。应不小于相邻两旋板的夹角。3.3.泵工作时，使吸、排油腔容积发生变化的是处于工作段和密泵工作时，使吸、排油腔容积发生变化的是处于工作段和密封段上的旋板，其余浸泡在吸、排油腔中的旋板，影响很小。封段上的旋板，其

36、余浸泡在吸、排油腔中的旋板，影响很小。4.4.由于转子与定子是偏心安装的，处于工作段的旋板使吸油腔由于转子与定子是偏心安装的，处于工作段的旋板使吸油腔容积的增大量大于处于密封段的旋板使吸油腔容积的减小量，容积的增大量大于处于密封段的旋板使吸油腔容积的减小量，故故吸油腔容积逐渐增大，形成低压，不断从吸油窗吸油吸油腔容积逐渐增大，形成低压，不断从吸油窗吸油；处；处于工作段的旋板使排油腔容积的减小量大于处于密封段的旋于工作段的旋板使排油腔容积的减小量大于处于密封段的旋板使排油腔容积的增大量，结果板使排油腔容积的增大量，结果排油腔的容积是逐渐减少的，排油腔的容积是逐渐减少的，把油液从排油窗挤出去。把油

37、液从排油窗挤出去。5.5.转子每转一周，所有的旋板都相继进行一次吸油和排油。转子每转一周，所有的旋板都相继进行一次吸油和排油。转转子连续运转子连续运转，在泵的出口就，在泵的出口就形成连续的油流形成连续的油流。 吸油过程：叶片伸出吸油过程：叶片伸出V p 吸油；吸油； 排油过程：叶片缩回排油过程：叶片缩回V p 排油。排油。 旋转一周，完成一次吸油，一次排油旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用单作用泵泵 径向力不平衡径向力不平衡非平衡式叶片泵非平衡式叶片泵 （一个吸油区，一个排油区）（一个吸油区，一个排油区）离心泵离心泵一、简介一、简介容积式泵容积式泵：柱塞泵、齿轮泵、旋板泵：柱塞泵、齿轮泵、

38、旋板泵非容积式泵非容积式泵：离心泵、汽心泵：离心泵、汽心泵离心泵的用途离心泵的用途：航空发动机上：辅助增压泵、大流量加力泵，：航空发动机上：辅助增压泵、大流量加力泵，主、加力共用泵主、加力共用泵 液体火箭发动机上：涡轮泵液体火箭发动机上：涡轮泵离心泵离心泵 优点优点：转速高；流量大；运动部件少，间隙较大，：转速高；流量大；运动部件少，间隙较大，对工质清洁度要求低；尺寸小、重量轻，结构较简单；对工质清洁度要求低；尺寸小、重量轻，结构较简单；缺点缺点：效率低、低转速时压力低，对抗汽蚀性能要求高，调：效率低、低转速时压力低，对抗汽蚀性能要求高，调节性能差。节性能差。汽心泵汽心泵：调节性能和抗汽蚀性能

39、比离心泵好。：调节性能和抗汽蚀性能比离心泵好。 二、离心泵的组成及其功用（二、离心泵的组成及其功用（P36图图228） 三大过流部件进口装置1工作轮2出口装置3三、离心泵的工作原理三、离心泵的工作原理（一）供油和压力建立原理（一）供油和压力建立原理1.1.液体被叶片推动液体被叶片推动随同工作轮高速旋转随同工作轮高速旋转, ,受到离心力的作用，被甩向工作受到离心力的作用，被甩向工作轮外缘，使轮外缘，使液体获得一定的动能和压力能液体获得一定的动能和压力能。2.2.在出口装置中，液体的在出口装置中，液体的流速流速逐渐逐渐降低降低，动能转变为压力能动能转变为压力能，液体的压，液体的压力得到进一步提高。

40、力得到进一步提高。3.3.当工作轮把一部分液体甩出后，在工作轮进口处，形成低压，进口装当工作轮把一部分液体甩出后，在工作轮进口处，形成低压，进口装置中的液体补充进入工作轮，于是就形成连续不断的供油。置中的液体补充进入工作轮，于是就形成连续不断的供油。压头压头（或（或扬程扬程）H H：度量液体流经离心泵所获得总能量的大小。：度量液体流经离心泵所获得总能量的大小。 定义定义：每一千克液体流过离心泵时所得到的能量增量，以液柱（米）每一千克液体流过离心泵时所得到的能量增量，以液柱（米）表示表示。燃油和控制系统燃油和控制系统 燃油控制器燃油控制器1.4 燃油控制器燃油控制器 控制的内容或者说基本方面包括

41、：控制的内容或者说基本方面包括：稳态控制稳态控制 在外界干扰量发生变化时，保持既定的发动机在外界干扰量发生变化时，保持既定的发动机稳态工作点稳态工作点过渡控制过渡控制 当发动机从一个工作状态改变到另一个工作状当发动机从一个工作状态改变到另一个工作状态时，能快速响应且又保证稳定可靠的工作，不超出允许态时，能快速响应且又保证稳定可靠的工作，不超出允许的限制的限制安全限制安全限制 在各种工作状态及飞行条件下，保证发动机主在各种工作状态及飞行条件下，保证发动机主要参数不超出安全限制。要参数不超出安全限制。发动机控制系统分类发动机控制系统分类液压机械式液压机械式 监控型电子式监控型电子式 全功能数字电子

42、式全功能数字电子式液压机械式及气动机械式燃油控制器液压机械式及气动机械式燃油控制器目前为止民用航空发动机上使用最多的控制器目前为止民用航空发动机上使用最多的控制器它有良好的使用经验和较高的可靠性它有良好的使用经验和较高的可靠性它除控制供往燃烧室的燃油外，还操纵控制发动机可变几它除控制供往燃烧室的燃油外，还操纵控制发动机可变几何形状，例如可调静子叶片、放气活门、放气带等，保证何形状，例如可调静子叶片、放气活门、放气带等，保证发动机工作稳定和提高发动机性能发动机工作稳定和提高发动机性能 液压机械式控制器液压机械式控制器计算是由凸轮、杠杆、滚轮、弹簧、活门等机械元计算是由凸轮、杠杆、滚轮、弹簧、活门

43、等机械元件组合实现的，件组合实现的，由液压油源作为伺服油（控制油）由液压油源作为伺服油（控制油） 气动机械式调节器气动机械式调节器计算则是由薄膜、膜盒、连杆等气动、机械元件组计算则是由薄膜、膜盒、连杆等气动、机械元件组合进行的，合进行的，使用压气机空气作为伺服介质使用压气机空气作为伺服介质 燃油控制器燃油控制器功用功用 感受各种参数，按照驾驶员的要求，向燃烧室供应足够的感受各种参数，按照驾驶员的要求，向燃烧室供应足够的燃油，使发动机产生需要的推力燃油，使发动机产生需要的推力控制器控制器按照预先确定的供油计划按照预先确定的供油计划，作为油门杆角度、压气，作为油门杆角度、压气机出口压力、压气机进口

44、温度和发动机转速的函数调节供机出口压力、压气机进口温度和发动机转速的函数调节供油量。油量。组成组成计量系统计量系统计算系统计算系统 计量系统计量系统 功用功用按照驾驶员要求的推力，根据发动机的工作状态和飞机的按照驾驶员要求的推力，根据发动机的工作状态和飞机的飞行状态，在发动机的工作限制之内，飞行状态，在发动机的工作限制之内，依据计算系统计算依据计算系统计算的流量向燃烧室供应燃油的流量向燃烧室供应燃油 组成组成粗油滤和细油滤、计量活门、压力调节活门、最小压力和粗油滤和细油滤、计量活门、压力调节活门、最小压力和切断活门、风车旁路和停车活门、自动储备推力和环境压切断活门、风车旁路和停车活门、自动储备

45、推力和环境压力伺服等部件。力伺服等部件。 实现方法实现方法由压力调节活门用来感受计量活门进、出口的压力，由压力调节活门用来感受计量活门进、出口的压力，保持保持压差不变压差不变，使供油量只与计量活门的，使供油量只与计量活门的流通面积流通面积有关有关 影响供油量调节的因素：由流量公式可知，流量取影响供油量调节的因素：由流量公式可知，流量取决于计量活门的节流面积和前后压差。流量与面积决于计量活门的节流面积和前后压差。流量与面积成正比，与压差的平方根成正比。成正比，与压差的平方根成正比。在压力调节活门内，装有双金属式的温度敏感元件，在压力调节活门内，装有双金属式的温度敏感元件，作为温度补偿器，补偿燃油

46、温度变化对供油量的影作为温度补偿器，补偿燃油温度变化对供油量的影响。响。压力调节活门上的压差调整钉兼做燃油密度选择器，压力调节活门上的压差调整钉兼做燃油密度选择器，即燃油比重调整。即燃油比重调整。pAqfm 2, 计算系统计算系统 功用功用感受各种参数，在发动机所有工作阶段感受各种参数，在发动机所有工作阶段控制计量部分的输控制计量部分的输出出感受参数有发动机转速，压气机出口总压，压气机出口总感受参数有发动机转速，压气机出口总压，压气机出口总温，压气机进口总温，油门杆角度等温，压气机进口总温，油门杆角度等组成组成计算系统由压气机出口压力传感器、压气机出口压力限制计算系统由压气机出口压力传感器、压

47、气机出口压力限制器、转速调节器、压气机进口温度传感器及操纵机构等组器、转速调节器、压气机进口温度传感器及操纵机构等组成成 最小压力和最小压力和关断活门关断活门 转速调转速调节机构节机构定压差定压差机构机构气压调气压调节机构节机构节流供节流供油装置油装置转速操转速操纵机构纵机构停车活门停车活门一、一、组成组成： 计算系统计算系统、计量系统计量系统和和辅助部分辅助部分：进行：进行起动起动、加加速速、减速减速、稳态控制稳态控制。1.计算计算系统：系统：按（按（1）油门杆角度油门杆角度2 （2）转速转速n2 （3）燃烧室压燃烧室压力力Pb（压气机出口压力压气机出口压力）三个参数）三个参数计算供油量计算

48、供油量Q2. 计量计量系统：按计算系统的输出信号，计量供往发系统：按计算系统的输出信号，计量供往发动机的供油量，停车时卸荷。动机的供油量，停车时卸荷。 JFC2520燃油控制器供油计划程序燃油控制器供油计划程序JFC2520燃油控制器供油计划程序门门二、二、主要机构和装置主要机构和装置： 组成组成：粗、细油滤粗、细油滤、定压差机构、回油活门、主定压差机构、回油活门、主计量活门计量活门（节流活门节流活门，燃调，燃调最重要最重要的部件）、的部件）、最最小压力和关断活门、停车活门。小压力和关断活门、停车活门。1粗、细油滤粗、细油滤 燃油燃油 粗粗油滤油滤 计量计量系统系统 细细油滤油滤 计算计算系统

49、：燃油要求更高系统：燃油要求更高 粗 2.油路 燃油 计算系统 细油滤 计 量 系 统 节流活门 最小压力关断活门 燃油总管 喷嘴 燃烧 定压差机构 正 常 工作 时 的切断 节流活门前 P前 回油 高压泵进口 停车活门 P后 (一一)节流供油节流供油装置装置（主计量活门主计量活门或或节流活门节流活门）：）： 作用作用：计量供往发动机的燃油量：计量供往发动机的燃油量 Q=Q(A,P)，其中定压差机构保证，其中定压差机构保证P不变不变，则，则Q仅与节流仅与节流活门开度有关活门开度有关。1流量止动钉流量止动钉：为防止加减速状态过调、振荡，防止发动机：为防止加减速状态过调、振荡，防止发动机超温，熄火

50、停车。超温，熄火停车。2角形杆（乘积杆）：角形杆（乘积杆）： 力力F和力臂和力臂L力矩（旋转）：若滚柱组件力矩（旋转）：若滚柱组件（下移）（下移）活活塞左移塞左移主计量活门开度主计量活门开度QQ节流供油装置（节流活门）：角形杆：(二二) 定压差定压差机构：机构： 作用作用：控制节流活门前后压差恒定控制节流活门前后压差恒定：PP前前P后后常数，常数，供油量只是节流活门开度的单值函数供油量只是节流活门开度的单值函数。1. PA(P前前P后后) AFS(弹簧力弹簧力) 薄膜薄膜y=0y=0（0 0位置），位置），喷嘴开度喷嘴开度h h0 0为平衡开度。为平衡开度。 若存在干扰，若存在干扰，P薄膜输出

51、薄膜输出yhPyhPC C调节活塞右调节活塞右移移回油活门弹簧力回油活门弹簧力回油活门右移回油活门右移回油活门开度增回油活门开度增大大回油量回油量P P前前P。定压差机构：PxPy定压差机构(二二) 定压差定压差机构：机构：2. 双金属温度补偿片双金属温度补偿片： 作用作用：补偿燃油温度变化对供油量的影响。：补偿燃油温度变化对供油量的影响。（1）若）若无温度补偿无温度补偿，则油温，则油温T壳体膨胀壳体膨胀弹簧弹簧变松变松F FS S喷嘴挡板上移喷嘴挡板上移P PC C回油活门右移回油活门右移Q Q回回Q Q供供（体积流量）。（体积流量）。 且且TT（加之（加之Q Q供供）质量流量质量流量。（2

52、 2）有双金属温度补偿片，有双金属温度补偿片，TT补偿片产生向上补偿片产生向上的变形稍大于弹簧伸长量的变形稍大于弹簧伸长量Q Q供供抵消由于抵消由于产生的影响产生的影响质量流量不变质量流量不变。(三三) 最小压力和关断活门最小压力和关断活门 功用功用： 工作状态工作状态时：时：保持保持向发动机向发动机供油供油的的最小最小压力压力增压增压保证雾化保证雾化； 停车停车时：时：关断燃油关断燃油。最小压力和最小压力和关断活门关断活门停车活门停车活门(四四) 停车活门停车活门1. 工作工作时（下图所示为工作油路）时（下图所示为工作油路） 路：风车旁路，切断路：风车旁路，切断 通通：低压：计量燃油压力（：

53、低压：计量燃油压力（P P后）后） 打开最小压力关断活门，向发动打开最小压力关断活门，向发动机供油。机供油。 通通：号油路高压进入号油路高压进入号油路，关号油路，关闭总管泄油活门。闭总管泄油活门。 工作工作时的油路时的油路 停车活门 高压伺服 最小压力 回油压力 燃油总管 泄油活门 JFC 低压腔 主计量活门后 （风车旁路） (fche 停车油压 b a e d c (四四) 停车活门停车活门2. 停车停车时，把停车活门时，把停车活门向左一拉向左一拉，则：，则： （下图所示为停车（下图所示为停车油路）油路） 通通：在停车时给燃油卸荷。（风车旁路：风车状态，：在停车时给燃油卸荷。（风车旁路：风车

54、状态，发动机在停车时由风车带动旋转，带动燃油泵转动供油，发动机在停车时由风车带动旋转，带动燃油泵转动供油，但不能提供给燃油总管，则直接把但不能提供给燃油总管，则直接把路主计量活门后的路主计量活门后的油引入油引入路通回油管。）路通回油管。） 通通：路高压油进入路高压油进入路，使最小压力和关断活门路，使最小压力和关断活门右腔压力为高压，右腔压力为高压，PP活门左移活门左移切断供油。切断供油。 通通：燃油总管泄油活门打开，由：燃油总管泄油活门打开，由，总管卸荷，总管卸荷，燃油流向燃调的低压腔。燃油流向燃调的低压腔。 停车停车时的油路时的油路 停车活门 高压伺服 最小压力 回油压力 燃油总管 泄油活门

55、 JFC 低压腔 主计量活门后 （风车旁路） (fche 停车油压 b a e d c 三、三、计算计算系统系统 油门杆油门杆：人工：人工：油门杆操纵机构：油门杆操纵机构 高压转速高压转速：n n：转速调节机构：转速调节机构 燃烧室压力燃烧室压力：PbPb：气压调节机构（燃烧室压力伺服：气压调节机构（燃烧室压力伺服机构）机构）（一）（一） 油门杆操纵机构油门杆操纵机构（或（或转速操纵机构转速操纵机构）（二）（二） 转速调节转速调节机构机构（三）（三） 气压调节气压调节机构机构（四）（四） 壳体回油单向活门壳体回油单向活门4848（一）（一） 油门杆操纵机构（或油门杆操纵机构（或转速操纵机构转速

56、操纵机构） 组成组成：油门杆：油门杆5555、油门杆操纵轴、油门杆操纵轴、调速凸轮调速凸轮4444、调速凸轮随动杆调速凸轮随动杆3838、平衡随动杆、平衡随动杆4343、下垂杆（下垂杆（D D点）点）3535、下垂凸轮、下垂凸轮4242、下垂凸轮随动杆、下垂凸轮随动杆4141、最小、最小比率调整钉比率调整钉4040（4040和和4141之间在之间在40 40 的最下端可脱的最下端可脱开，开，4040钉固定在钉固定在3939上）、比例杆上）、比例杆3939（绕（绕G G转动）、转动）、滚珠组件滚珠组件3333。调速凸轮调速凸轮下垂杆下垂杆滚柱组件滚柱组件下垂凸轮下垂凸轮42比例杆比例杆（一）（一

57、） 油门杆操纵机构（或油门杆操纵机构（或转速操纵机构转速操纵机构）1 1滚珠组件滚珠组件（又叫（又叫滚柱组件滚柱组件）：）： 上移上移QQ，功率功率 下移下移QQ，功率，功率2 2调速凸轮调速凸轮（P111P111图图6 62525） 凸轮半径凸轮半径 QQ3 3下垂杆下垂杆： 若若n n不变，不变，油门杆油门杆改变改变则则绕绕E E点点转动转动 若油门杆若油门杆不变，不变，n n改变改变绕绕D D点点转动。转动。调速凸轮型面示意图最大反推力部分功率推力96最大正推力慢车推力转速调转速调节节机构机构（三）起动和加速控制（三）起动和加速控制装置：（由加速凸轮型面形状（半径）装置：（由加速凸轮型面

58、形状（半径）决定）决定）（1 1）加速加速过过程程：nQQn：到某一状态不增加。：到某一状态不增加。 转速转速n n增加和供油量增加要一一对应，供油量的增加在增加和供油量增加要一一对应，供油量的增加在n n增增加之后进行，转速增加后供油量才增加，若转速不增加，加之后进行，转速增加后供油量才增加，若转速不增加，Q Q增加，则会导致超温、超转、富油熄火。增加，则会导致超温、超转、富油熄火。（2）稳态稳态：nQQ。 加速凸轮加速凸轮随动杆形状随动杆形状：（：（三维空间三维空间） 起动和加速控制起动和加速控制装置：装置：功用功用：在起动、加速时，按照加速：在起动、加速时，按照加速凸轮型面设计的规律控制

59、供油量，凸轮型面设计的规律控制供油量，使起动、加速过程短，使起动、加速过程短，而且不超温，不超转，不喘振和不发生熄火现象而且不超温，不超转，不喘振和不发生熄火现象。加速凸轮加速凸轮随动杆（四）（四） 气压调节气压调节机构：机构：1 1功用功用：感受：感受Pb输出力输出力FF角形杆转动角形杆转动改变节流活门开改变节流活门开度度控制控制QQ使燃油流量和使燃油流量和PbPb保持正比关系。保持正比关系。2组成组成： 主动膜盒主动膜盒：外感受：外感受Pb，内感受，内感受P0 Pb压力输出杆：输出力压力输出杆：输出力F改变改变改变节流活门开度改变节流活门开度改变改变Q Q 补偿膜盒补偿膜盒：内为真空，外感

60、受：内为真空，外感受P0：作用作用：消除环境条件的消除环境条件的变化对主动膜盒工作特性的影响变化对主动膜盒工作特性的影响。（四）（四） 气压调节气压调节机构：机构： 3工作原理工作原理 主动膜盒主动膜盒：PbQQT T，PbQQT T 补偿膜盒补偿膜盒： T T0 0, , P0主动膜盒膨胀，补偿膜主动膜盒膨胀，补偿膜盒收缩盒收缩两位移方向相反，大小相等两位移方向相反，大小相等等力臂杠等力臂杠杆互相抵消位移杆互相抵消位移膜盒杠杆始终处在与膜盒垂直膜盒杠杆始终处在与膜盒垂直的位置的位置消除环境条件的影响。消除环境条件的影响。气压调节机构： 壳体回油单向活门壳体回油单向活门48： 功用功用：用于壳