[发明专利]一种随高度变化的涡扇发动机预燃室点火起动方法

说明书

本发明公开了一种随高度变化的涡扇发动机预燃室点火起动方法，属于涡扇发动机点火起动技术领域。首先，起发电机带动高压转子到点火转速，通过发动机状态信息判断发动机是否具备点火条件再进行点火；其次，电点火系统工作，同时起动油路和主油路分别向预燃室和燃烧室供油，总供油量随高度变化而变化，起动油路供油周期性控制且一定周期内的供油和断油时间按高度进行调整；电点火系统工作产生电火花点预燃室内的油气混合物，其火焰点燃燃烧室内的油气混合物，发动机完成点火起动；当发动机转速达到58％以上，供油调节器切断向预燃室的供油，预燃室及电点火系统停止工作。本发明能够实现发动机在不同高度快速、可靠起动。

技术领域

本发明涉及一种无人机用涡扇发动机高原起动时的预燃室点火控制方法，随着高度的变化采用不同的起动供油方法，以适应我国全疆域0－5km地面起动。属于涡扇发动机点火起动技术领域。

背景技术

影响发动机点火起动性能的因素主要包括油气配比和起动温度两方面，而高原使用环境对这两个因素都有明显的影响，具体表现为：

高原环境下，随着海拔高度的增加，环境大气压随之下降(海平面标准大气压力为101.325kPa，5km高度仅为54.05kPa)，空气密度也相应降低(海平面标准值为1.225kg/m3，5km高度仅为0.7364kg/m3)，发动机工作时进入燃烧室和预燃室的空气质量流量减小，导致燃烧室和预燃室的余气系数发生改变，如果供油控制规律不合适，可能会因富油造成点火困难，或出现转速“热悬挂”，燃烧室出口温度急剧升高或高压涡轮导向器叶片烧蚀等，或者预燃室点不着火，严重时可导致起动失败。另一方面，随海拔高度的升高，环境温度显著下降(大气层11km高度内，每升高1km，环境温度大约降低6.5℃)；温度的降低导致燃油粘度增加，雾化效果变差，油雾与空气掺混不充分，分子活化能降低，点火条件恶化，点火更加困难。

对于高原及高空点火，无人机用涡扇发动机和弹用涡扇发动机采用了两种技术途径：弹用涡扇发动机由于其一次性使用的特性和快速可靠起动的使用要求，多采用大能量烟火点火器和电点火装置同时工作的方式完成起动。

无人机用小型涡喷/涡扇发动机由于其反复使用、较长寿命工作的特性，多采用起动－发电电机拖转，电点火点燃的方式完成起动。大型涡喷/涡扇发动机则多采用起动电机拖转或者由辅助动力装置(APU)提供高压空气吹转，电点火点燃的方式起动。高原环境下通常情况下，通过增大点火能量、辅助加温或者汽油预燃等方式来进行解决。弹用的烟火点火器起动方式适用用一次性使用的发动机，而辅助加温、汽油预燃等方式则增加了使用维护保障的要求。

发明内容

本发明提供了一种随高度变化的涡扇发动机预燃室点火起动方法，通过在不同高度采用不同的起动供油方案，合理调节起动过程中的油气配比，同时考虑主燃烧室随温度变化燃油雾化变差情况，适当的补充主油路供油并调整起动油路变化规律，以实现在不同高度快速、可靠起动发动机的目的。

一种随高度变化的涡扇发动机预燃室点火起动方法，其中，发动机点火起动系统包括电点火系统、数字控制器、起动控制器、起发电机和供油调节器；

该方法实现的步骤如下：

步骤一：起动控制器控制起发电机带动高压转子到点火转速，数字控制器通过发动机转速和状态信息综合判断发动机是否具备点火条件，当数字控制器判断发动机具备点火条件时进入下一步否则重新判断；

步骤二：电点火系统工作，同时起动油路和主油路分别向预燃室和燃烧室供油，总供油量随高度变化而变化，起动油路供油周期性控制且一定周期内的供油和断油时间按高度进行调整；电点火系统工作产生电火花点预燃室内的油气混合物，其火焰点燃燃烧室内的油气混合物，发动机完成点火起动；

步骤三：当发动机转速达到58％以上，供油调节器切断向预燃室的供油，预燃室及电点火系统停止工作。