航空发动机燃油泵流量和压力脉动特性研究
航空发动机燃油泵流量和压力脉动特性研究
刘明明;刘洪辉;张帅;姜文鑫;杜乐普
【期刊名称】《青岛理工大学学报》
【年(卷),期】2014(035)004
【摘要】燃油系统是航空发动机的心脏,对航空发动机的各种工作性能影响极大.基于结构设计与改进的研究,建立了某型航空发动机柱塞式燃油泵的数学模型,利用MATLAB数值计算软件,对该模型进行数值分析,得到了柱塞式燃油泵压力和流量脉动变化曲线,并利用AMESIM液压仿真模型,对燃油泵的压力和流量脉动变化曲线进行对比分析.结果表明,随着发动机转速和油门杆角度的增加,柱塞泵的流量和压力脉动幅值增加,当油门杆角度继续加大时,柱塞泵的平均供油量却下降.
【总页数】5页(P119-123)
【作者】刘明明;刘洪辉;张帅;姜文鑫;杜乐普
【作者单位】沈阳航空航天大学民用航空学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学民用航空学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学民用航空学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学民用航空学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学民用航空学院,沈阳110136
【正文语种】中文
【中图分类】V233.2+4
【相关文献】
1.核主泵小流量工况压力脉动特性 [J], 朱荣生;龙云;付强;袁寿其;王秀礼
2.中比转速离心泵小流量工况下压力脉动特性 [J], 王欣;孟根其其格
3.双供油轴向柱塞泵压力流量的脉动特性 [J], 牛雪梅;冀鹏飞;杨阳;孟文俊
4.低比转数离心泵小流量工况下的压力脉动特性 [J], 王业芳;袁寿其;张金凤;冒杰云;黄茜
5.脉诊中的压力脉动和流量脉动研究 [J], 金伟;桑素珍;辛超
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航空燃油泵
航空燃油泵（Fuel Pumps）08032114 周辉摘要：阐述了燃油泵的种类和特点，发展现状，重点论述离心泵的结构特点，工作原理，流量-压力特性曲线。
在飞机上的应用，以及在使用维护中常遇到的问题和解决的途径。
关键词：航空、燃油泵、离心泵引言：目前，液压传动技术在国民经济的各个领域得到了极其广泛的应用，它是最近四十年来快速发展起来的一门工程技术。
液压传动是利用油泵将原动机（电动机，内燃机或其他动力机）的机械能，转换给能在管路中流动的液压油(或燃油、滑油〉、变成液压能，这种具有液压能的工作液再用阀门和管路传送给油马达或油缸，把液压能转换成机械的旋转运动或直线运动进行各种方式的工作。
在燃油系统或润滑系统中，同样必须由油泵确保必要的工作条件。
现代飞机在不断地向高空、高速发展。
各种液压传动系统的性能要求不断地完善，为了提高飞机和其他装备的性能，使发动‘机发挥其最大的效率，并保证其安全正常地工作，就必须提供一系列附件。
其中最基本的就是各种低压补油泵。
在航空发动机的燃油附件中除了主燃油附件(燃油调节器、主燃油泵)外，为了提高燃油供应系统的高空性能和克服燃油流动的阻力，在闭式液压系统中为了补充泄损的工作液等，保证各种液压系统的性能充分的发挥、工作可靠，低压油泵则是不可缺少的一种附件。
而在润滑，低压油泵往往作为它们的心脏，其作用是使发动机得到充分的润滑和冷却，防止螺桨和机翼前缘结冰、保证仪表的工作精度等‘目前一架普通的喷气式飞机或较完善的液压传动系统中所携带的大小低压油泵多达十个以上，可见低压油泵在飞机及液压传动系.统中.的作用也是不可忽视的。
航空油泵是现代飞机和发动机广泛应用的附件。
由于飞机和发动机的种类甚多，因而对航空油泵的要求也是多方面的。
目前使用着的航空油泵多达数十种，种类的繁多必然要造成生产、使用和维护中的困难。
根据目前生产、使用和维护的实际情况，完全必要并且有条件进行系列化和标准化，以便克服由于种类繁多所造成的各种困难。
浅谈航空发动机流量测量技术
图1 涡轮流量计示意图
涡轮流量计作为一种速度式流量仪表，具有测量精度高、可耐高压、测量范围广阔、安装维修容易等特点，因此广泛应用于航空航天领域，如航空发动机燃油流量测量。
但是它也存在缺点，流体参数的变化会对测量精度造成影响，此外转动部件会造成轴承的磨损，降低流量计寿命。
（2）涡街流量计。
涡街流量计是运用卡门涡街理论设计生产的流动检测设备，如图2所显示，流体介质在通过三角柱时在钝体处形成的二列相间的旋涡，其产生次数与流体平均速度，漩涡发生体的长度等相关，可由下式确定：
式中，斯特劳哈尔数，据此计算出脱落涡的频率，从而确定流体平均流速v，然后根据速度流量计公式即可计算出当地流量。
涡街流量计主要应用于管道流体流量的测量。
涡街流量计具有测量范围广、精度高、总压损失小等优点，相比涡轮流量计，它不会受到流体黏度的影响，因此具
合高空模拟试车台使用。
节流压差式流量计
压差式流量计主要原理为当流体通过节流装置时会产生压力损失，从而造成流量的变化，根据流量和压力之间的关系，即可计算出当地流量。
显然，该关系由封闭管路的流体的连续方程和伯努利方程确定：失，而且相对传统电磁流量计，它对流体的导电性没有
科里奥利流量计
当质点与一个旋转参考系作径向的相对运动时，就会形成一个惯性运动并作用于该质点上，该惯性运动不同于离心力，也叫作科里奥利力。
流线在振动的被测管中流淌，形成了与流线质量成正反比的科里奥利力，正是基于这一基本原理，科里奥利流量计就能够直接测定流体的质量流量，而不必测定流体流速和密度，因此不
图2 涡街流量计原理图
图3 容积式流量计——腰轮式。
航空发动机设计中的流动特性及其优化研究
航空发动机设计中的流动特性及其优化研究航空发动机的设计是现代工程领域的一项重要研究，其设计中的流动特性及其优化研究是十分重要的。
在这里，我们将探讨航空发动机设计中的流动特性及其优化研究。
一、航空发动机的流动特性航空发动机的设计中，流动特性是至关重要的一个方面。
流动特性主要是指在通过发动机的空气流动中产生的复杂的气体动力学现象。
航空发动机是一种非常复杂的设备，它需要处理非常高速和高温的气体流动。
流动特性是在气体动力学的框架下进行研究的。
气体动力学是一种研究气体运动的学科，在航空发动机的设计中，气体动力学的基础理论是非常重要的。
在航空发动机中，气体的流动会涉及到众多的过程。
其中最基本的过程是流体的运动和流体的热力学性质（例如流体的温度、压力和密度等）的变化。
这些过程都由一些方程来描述。
二、航空发动机流动的优化在航空发动机的设计中，考虑到流动的优化是非常重要的。
优化流动可以提高发动机的效率，降低燃油耗费，减少噪音和污染等。
因此，在航空发动机的设计中，流动的优化非常重要。
在流动的优化中，主要方向包括流体的流量、压力和温度等基本特性。
这些特性是经过优化的，以使发动机能够在最佳效率下工作。
在流动优化方面，航空发动机设计的一个主要问题是如何减少流动的阻力。
减少流动阻力的方法是增加发动机和气流之间的距离，这样可以减少气流在发动机周围的阻力。
此外，发动机的表面也可以被涂上特殊材料，使气流以更流畅的方式进入发动机。
同时，利用先进的计算机仿真技术进行流动分析是优化航空发动机设计的另一重要方法。
计算机仿真可以提供高度准确度的数据，同时可以快速地测试各种设计方案，以优化气流和发动机的设计。
三、航空发动机设计的发展趋势随着现代科技的发展，航空发动机的设计也在不断地发展。
未来的航空发动机设计将更注重减少对环境的污染，同时提高发动机的效率。
未来的设计方向和趋势将包括重新思考航空发动机的整体结构，以减少其重量和空气动力学阻力的影响。
航空发动机滑油泵性能稳定控制技术研究
图1滑油泵6个从动齿轮、铜套位置示意图图2滑油泵从动齿轮、铜套计算模型
2流场数值模拟计算
2.1物理模型的建立
该发动机滑油泵为6级的外啮合齿轮泵组。
结构简图如图7所示。
滑油泵外啮合齿轮泵齿数为11，模数为3，压力角为25°，两齿轮的中心距为35。
网格划分如图8所示。
2.2计算结果及分析
2.2.1压力场计算结果与分析
齿轮泵内部流体压力场计算结果如图9和图从图9和图10可以看出，齿轮泵在工作状态时，图3室温状态齿轮与铜套过盈所产生的应力
图4100℃状态齿轮与铜套过盈所产生的应力
图5160℃状态齿轮与铜套过盈所产生的应力
图6200℃状态齿轮与铜套过盈所产生的应力
图7滑油泵结构简图
图8齿轮泵网格划分图
图9齿轮泵内部流体压力云图图10齿轮泵内部流体流线图
图11齿轮泵内部流体速度云图图12齿轮泵内部流体速度矢量图
图13一次翻修期内滑油泵流量变化趋势图
图14一次翻修期内滑油泵流量变化趋势图图15二次翻修期内滑油泵流量变化趋势图图16二次翻修期内滑油泵流量变化趋势图
③控制齿轮端面的平面度，检查零件表面的磨痕。
磨痕严重时更换齿轮。
3.2滑油泵结构故障性能稳定技术研究
3.2.1铜套技术分析
材料手册规定，铜套的屈服强度不小于170MPa。
因此，当过盈量为0.025时，根据计算的结果可知，工作温度不可大于150℃，否则，铜套会进入屈服而产生永久变形。
当温度回到室温后，过盈量会减少，铜套的内径也减少，即图17下沉量与滑油泵流量泄漏量关系曲线图
满足发动机外场使用要求，如图18所示。
解决了滑油泵结
图18滑油泵流量关系曲线图。
航空发动机燃油泵流量和压力脉动特性研究
中图分类号 ： Ｖ２ ３ ３ ． ２ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ３ — ４ ６ ０ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ 一 Ｏ １ １ ９ — ０ ５
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航空发动机的流体动力学特性研究
航空发动机的流体动力学特性研究航空发动机，作为现代航空领域的核心部件，其性能的优劣直接决定了飞行器的飞行速度、航程、燃油效率以及可靠性等关键指标。
而在航空发动机的设计与优化过程中，流体动力学特性的研究起着至关重要的作用。
要理解航空发动机的流体动力学特性，首先得明白什么是流体动力学。
简单来说，流体动力学就是研究流体（比如气体、液体）在运动状态下的力学规律。
在航空发动机中，空气就是主要的流体介质。
航空发动机的工作原理，本质上就是通过一系列复杂的过程，将燃料的化学能转化为机械能，从而产生推力。
这个过程涉及到进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个环节，而在每个环节中，流体的流动特性都对发动机的性能产生着深刻的影响。
在进气阶段，空气的流动速度、压力分布以及气流的稳定性等因素直接关系到发动机能够吸入多少空气，从而影响后续的燃烧过程。
如果进气不顺畅或者气流不稳定，就可能导致发动机的功率下降，甚至出现故障。
压缩过程则是为了提高空气的压力和温度，为燃烧创造有利条件。
在这个阶段，流体的压缩方式和效率直接影响到发动机的整体性能。
不同的压缩方式，如离心式压缩和轴流式压缩，都有着各自独特的流体动力学特性。
燃烧过程是航空发动机中最为关键的环节之一。
燃料和空气的混合比例、燃烧的稳定性以及燃烧室内的气流组织等，都与流体动力学密切相关。
良好的燃烧过程能够确保燃料充分燃烧，释放出更多的能量，同时减少污染物的排放。
膨胀过程是将燃烧产生的高温高压气体转化为机械能的过程。
在这个阶段，气体的膨胀速度和方向对发动机的推力和效率有着重要的影响。
合理的设计可以使气体的能量得到充分利用，提高发动机的性能。
排气过程虽然看似是发动机工作的尾声，但同样不容忽视。
排气的速度和压力会对发动机的反推力产生影响，同时也关系到发动机的噪音水平和红外特征等。
为了研究航空发动机的流体动力学特性，科学家和工程师们采用了多种方法和技术。
数值模拟是其中一种常用的手段。
通过建立数学模型和利用计算机进行大量的计算，可以模拟出发动机内部流体的流动情况，从而预测发动机的性能和优化设计方案。
航空发动机三齿轮燃油泵空化特性研究
模数 /
齿宽 / 中心轮处进出 从动轮处进出
齿数
ｍｍ
ｍｍ 口间密封齿数 口间密封齿数
２
７
２
１０
２
９
１２
４.７
４.２
４
４
２
７
１.５
５
第一作者简介:吴博(１９９５—) ꎬ男ꎬ福建厦门人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为系统建模与仿真ꎮ
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６１
L
H
T
0.07 MPa
0.10 MPa
0.30 MPa
0.2
0
-0.2
-0.4
KT
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UDU_.1BE "F3
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KT
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图 ２ 两齿轮泵及三齿轮泵在不同进口压力下流量曲线
如图 ３( ａ) －图 ３( ｂ) 所示ꎬ第 ３ 到第 ４ 个周期ꎬ空化区
泵在上下冲程不同时刻内流场的流动状态ꎮ 关于外啮合
两齿轮泵的空化特性、流量特性等ꎬ国内外学者也开展了
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到其稳态时流量－压力特性、开关特性等ꎮ 但关于三齿轮
泵的空化特性研究尚未涉及ꎮ
力、泵的转速及密封段形式对三齿轮泵内部空化特性进行
研究ꎬ并与传统的两齿轮泵进行对比ꎮ
表 １ 齿轮泵主要设计参数
4.22e-01
3.74e-01
3.26e-01
2.77e-01
2.29e-01
1.81e-01
1.33e-01
8.47e-02
3.66e-02
航空发动机的流场特性研究
航空发动机的流场特性研究航空发动机作为现代航空器的核心动力装置，其性能的优劣直接决定了飞行器的飞行速度、航程、可靠性以及经济性等关键指标。
而流场特性的研究则是深入理解航空发动机工作原理、优化设计以及提高性能的关键所在。
航空发动机内部的流场极其复杂，涉及到气体的流动、压力分布、温度变化以及能量转换等多个物理过程。
在进气道中，高速气流被引入发动机，这一过程需要保证气流的均匀性和稳定性，以减少流动损失和避免气流分离。
一旦进气道的设计不合理，就可能导致气流的紊乱，影响发动机的正常工作。
在压气机部分，其主要作用是对进气进行压缩，提高气体的压力。
压气机内部的叶片形状和布局对流场特性有着显著影响。
不同的叶片设计会导致气流速度和压力的分布差异，进而影响压气机的效率和稳定性。
为了实现高效的压缩过程，需要精心设计叶片的几何形状和排列方式，以优化流场结构。
燃烧室是航空发动机中的能量转换核心部件。
在这里，燃料与高压空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
燃烧室内的流场特性对于燃烧的稳定性、燃烧效率以及污染物的生成有着至关重要的影响。
合理的流场设计能够确保燃料和空气的充分混合，实现快速、稳定且高效的燃烧过程，同时减少有害污染物的排放。
涡轮部分则是将燃气的能量转化为机械能，驱动压气机和其他附件工作。
涡轮叶片在高温高速的燃气流中旋转，其面临着极其恶劣的工作环境。
涡轮内部的流场特性不仅影响着能量转换效率，还关系到叶片的热负荷分布和寿命。
航空发动机的流场特性还受到多种因素的影响。
例如，飞行速度和高度的变化会导致进气条件的改变，从而影响发动机内部的流场。
在不同的飞行工况下，发动机需要适应宽广的工作范围，这就要求其流场特性具有良好的适应性和稳定性。
为了研究航空发动机的流场特性，科研人员采用了多种先进的研究方法和技术手段。
数值模拟是其中一种重要的方法，通过建立数学模型和运用计算流体力学（CFD）软件，可以对发动机内部的流场进行仿真分析，预测气流的速度、压力、温度等参数的分布情况。
航空用涡喷发动机的电动燃油泵设计与研究
No. 5May 2021第5期2021年5月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Techninue文章编号：1001 -2265（2021）05 -0077 -04DOI # 10.13462/j. cnki. mmtamt. 2021.05.018航空 动机的电动研究**收稿日期：2020 -10-27 "修回日期：2020 -12-03*基金项目：贵州省科技支项目（黔科合支撑* 2017 ］ 2037）作者简介:赵磊（1985—），男，河南周口人，贵州凯敏博机电科技有限公司工程师，硕士，研究方向为微特电机及电动燃油泵设计，（E - mail ） zha-***************；通讯作者:冯治国（1978—），男，贵州湄潭人,贵州大学教授，博士生导师，研究方向为先进制造技术、机电一体自动 化装备等，（E - mail ） **************.cv o赵 磊1，张 宇1，杨 立2,谭帅极2,冯治国2（1.贵州凯敏博机电科技有限公司，贵阳550009；2.贵州大学机械工程学院，贵阳550025）摘要：针对涡喷发动机的电动燃油泵出口压力精度低、电刷氧化造成起动电流对电控系统冲击大等 问题， 一种无机 。
研究了 包算与偏移 ，对无机进行了建模与有限元分析， 了与电机控制算法等对 发动机统中出油口压力的影响。
明：在转速闭环状态,0.2 -0. 6 MPa 不同出下进行了测试，其出口压力精度满足±0.002 5 MPa 。
证明了无 机统的可靠性#关键词：涡喷发动机；电动燃油泵；无刷直流电机;PID 控制中图分类号:TH35；TG65 文献标识码:ADesign and Realization of an Electric Fuel Pump for Turbojet EngineZHAO Lei 1(ZHANG Yu 1(YANG Li 1'2 ,TAN Shuai-jl 2(FENG Zhi 滚uo 2(1. Guizhou Kaiminbo Mechanical & Electuo Technology Co. , Ltd. , Guiyang 550009 , China ；2. School of Mechanical Engineering , Guizhou Universito , Guiyang 550025 , China )AbstracU According to the low ouiet pressure accuracy of he electic fuel pump of he turbojet engine and the impact of he starting current on the electronic conhol system caused by the oxidation of the brush ,hhispaperdesignsabrushle s DCmohorfuelpump.Thegearpump shruchureincluding displacemenhcalcu- lahion and o f sehdesign wasshudied , and hhebrushle s DCmohorismodeled and finiheelemenhanalyeed. Thee f echofgearpump shruchureand mohorconhrolalgorihhm on hheouhlehpre s urein hhefuelsyshem of hhehurboeehenginewasshudied.Theresulhsshowed hhah , in hheclosed loop shahe , hheheshisperformed ahdiferent outlet pressures from 0. 2 to 0. 6 MPa , its outlet pressure accuracy meeti ±0. 002 5 MPa. The re- sulhsprovehhereliabilihy ofhhefuelpump fuelsyshem ofhhebrushle s DCmohorKey worrs : turbojei engine ； elecWp fuel pump ； brushles s DC motor ； PID conhol0引言电 泵率大、响应快、大范围高的 测量控制 势，已广泛应用于无人机、巡航 兵器领域的涡喷发动机 系统。
航空发动机燃油喷射系统的研究与优化
航空发动机燃油喷射系统的研究与优化随着航空业的蓬勃发展，航空发动机的性能要求也日益提高。
燃油喷射系统作为航空发动机的核心组成部分，对发动机的性能起着关键作用。
因此，研究和优化航空发动机燃油喷射系统显得尤为重要。
本文将就航空发动机燃油喷射系统的研究与优化进行探讨。
一、燃油喷射系统的基本原理航空发动机燃油喷射系统的主要作用是将燃油以适当的速率和压力送入燃烧室，使燃料能够与空气混合并燃烧，从而产生动力。
燃油喷射系统由燃油泵、喷嘴、油箱等基本组件组成，其工作原理大致分为三个步骤：燃油供给、燃油喷射和混合燃烧。
在燃油供给阶段，燃油泵负责将储存在油箱中的燃油送入燃烧室。
这一过程需要保证燃油供应的连续性和稳定性，以确保发动机正常工作。
而在燃油喷射阶段，喷嘴将燃油以适当的速率和角度喷入燃烧室，使其与空气混合。
为了提高燃烧效率，喷嘴的结构设计需要考虑喷射角度、喷孔大小等因素。
最后，在混合燃烧阶段，燃料燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮运转从而带动飞机飞行。
二、燃油喷射系统的研究进展近年来，航空发动机燃油喷射系统的研究取得了长足的进步。
一方面，由于传统喷嘴在喷雾效果和燃料蒸发方面存在不足，研究人员开发了多孔介质喷嘴和共轨喷射系统等新型喷射技术。
这些新技术能够更好地控制喷射角度和喷孔大小，提高喷射效果和燃料利用率。
另一方面，随着数值模拟技术的发展，研究人员能够通过计算流体力学方法对燃油喷射过程进行模拟分析。
利用计算流体力学可以模拟燃油喷射过程中的湍流、蒸发、混合等复杂物理过程，为优化设计提供理论基础。
同时，随着计算机计算能力的提高，模拟精度也越来越高，能够更好地指导实际工程应用。
此外，研究人员还对燃油供给系统进行了优化研究。
传统的燃油泵对于燃油供给的控制比较有限，而电子控制燃油喷射系统则能够实现对燃油供给的精确控制，提高燃烧效率和发动机性能。
同时，电子控制还能够通过传感器监测燃油压力、温度等参数，及时调整喷油量，保证喷射系统的稳定性和可靠性。