航空发动机燃油结冰试验燃油配置方法和装置

技术领域

本公开涉及一种航空发动机燃油结冰试验燃油配置方法和装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

为验证航空发动机在燃油中含冰状态下发动机是否能正常工作，需要开展控制系统燃油结冰试验。燃油结冰试验是指为了考核航空发动机在服役过程中所可能遇到的燃油中含冰工况下发动机的推力稳定性所开展的发动机燃油系统试验。根据适航条款CCAR33.67(b)(4)(ii)要求：试验用的燃油含水量需要超过饱和状态200ppmV。正常使用燃油的含水量较低，远未达到饱和状态。因此需要开发一种试验燃油配置方法，让燃油中的含水量达到试验要求。

现有方案是离线配水法，即在常温状态下向储油罐中注水，搅拌均匀后再将燃油温度降低至试验温度，然而由于油、水不相溶，且在搅拌或燃油冷却过程中水会在积聚或凝结在管路系统某处，因此这种方案无法保证水分在燃油中均匀的分布，导致试验时所采的燃油油样含水量可能出现时而达不到局方最低含水量要求，时而远远超过局方要求，从而引起试验件被冰晶堵塞。而且油罐中的冰晶向试验件在供应的过程中存在粘连在试验器上油滤、换热器和管路上的风险，从而引起试验器堵塞故障。

发明内容

本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种航空发动机燃油结冰试验燃油配置方法和装置，能够保证水在油液中均匀分散，从而提高试验数据的重复性。

根据本公开的一些实施例提供的一种航空发动机燃油结冰试验燃油配置方法，包括：

降温步骤：将不含水燃油的温度降至试验所需的预设温度，获得低温试验燃油；

注水步骤：将油水乳化液注入低温试验燃油进行混合，获得试验燃油。

在一些实施例中，还包括油水乳化液配置步骤：将预设比例的燃油和水进行混合并搅拌，获得油水乳化液。

在一些实施例中，在油水乳化液配置步骤中，利用超声波振动对燃油和水进行混合并搅拌。

在一些实施例中，注水步骤是在将低温试验燃油输送至试验件的过程中进行的。

根据本公开的一些实施例提供的一种航空发动机燃油结冰试验燃油配置装置，包括：储油罐，用于存储不含水燃油；冷冻换热器，设置在储油罐的回油管路上，用于对储油罐内的不含水燃油进行循环降温；增压泵，设置在储油罐的出油管路上，用于将储油罐内的不含水燃油抽出；在线注水机构，设置在将燃油输送至试验件的送油管路上，用于配置油水乳化液并注入送油管路内；以及换向阀，用于切换出油管路分别与回油管路和送油管路的连通。

在一些实施例中，还包括设置在送油管路上的第一流量计。

在一些实施例中，在线注水机构包括：储液箱，用于燃油和水的混合液；搅拌器，设置在储液箱内，用于对燃油和水的混合液进行搅拌，以获得油水乳化液；排量泵，设置在储液箱的出液管路上，用于将储液箱内的油水乳化液排出；以及注水喷嘴，设置在出液管路上，用于将油水乳化液注入送油管路内。

在一些实施例中，搅拌器被配置为超声波发生器。

在一些实施例中，注水喷嘴在沿着油水乳化液排出的方向上呈渐扩结构。

在一些实施例中，在线注水机构还包括设置在出液管路上的单向阀。

在一些实施例中，在线注水机构还包括设置在出液管路上的第二流量计。

本公开中先将燃油先进行降温，并在燃油中注入油水乳化液，这样水在注入低温试验燃油前已经预先与稀释燃油充分混合，水以微粒的形式充分分散在稀释燃油中，避免直接注入水带来的大块游离水集中的问题，保证水最终注入试验用油是可以与油液均匀混合，保证水在油液中均匀分散，有效解决航空发动机燃油结冰试验所用的低温含水燃油水分分布不均，供油过程中燃油含水量不易控制的问题，提高试验数据的重复性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本公开航空发动机燃油结冰试验燃油配置装置的一些实施例的结构原理示意图；

图2是根据本公开航空发动机燃油结冰试验燃油配置装置的一些实施例中在线注水机构的结构原理示意图。

附图标记说明

1、储油罐；2、冷冻换热器；3、在线注水机构；4、第一流量计；5、试验件；6、换向阀；7、增压泵；8、油滤；31、搅拌器；32、储液箱；33、蓄能器；34、溢流阀；35、压力传感器；36、电磁阀；37、单向阀；38、注水喷嘴；39、第二流量计；310、过滤器；311、排量泵。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

根据本公开的一些实施例提供的一种航空发动机燃油结冰试验燃油配置方法，包括：

降温步骤：将不含水燃油的温度降至试验所需的预设温度，获得低温试验燃油；

注水步骤：将油水乳化液注入低温试验燃油进行混合，获得试验燃油。

在该示意性的实施例中，先将燃油先进行降温，然后在低温燃油中注入油水乳化液，这样水在注入低温试验燃油前已经预先与稀释燃油充分混合，水以微粒的形式充分分散在稀释燃油中，避免直接注入水带来的大块游离水集中的问题，保证水最终注入试验用油是可以与油液均匀混合，保证水在油液中均匀分散，该方法还能降低试验器因冰晶积聚引起的堵塞故障风险，从而提高试验数据的重复性。

需要说明的是：油水乳化液是指水以极微小颗粒均匀分布在燃油中的油水混合物，水以微小水珠形式被燃油包裹。

对于如何配置油水乳化液，在一些实施例中，该方法还包括油水乳化液配置步骤：将预设比例的燃油和水进行混合并搅拌，获得油水乳化液。通过搅拌一定比例的油水混合液，水以微粒的形式充分分散在稀释燃油中，形成油水乳化液，具有较高的可实施性。

其中燃油降温步骤和油水乳化液配置步骤可同步开展，完成燃油降温和油水乳化液配置后再进行注水。

在一些实施例中，在油水乳化液配置步骤中，利用超声波振动对燃油和水进行混合并搅拌。通过超声波振动将燃油和水的混合液搅拌为油水乳化液，相较于传统的搅拌器，提升了游离水在油液中分布的均匀性，保证试验结果的一致性，而且还提高了试验燃油配置的效率。

结合图1所示，在一些实施例中，注水步骤是在将低温试验燃油输送至试验件5的过程中进行的。这样实现了在线注水，使得注水点离试验件5入口足够短，大大降低了水珠的积聚或在设备内表面的粘连，从而提高了含水量的控制精度，在满足适航要求的最低含水量要求的同时避免含水量过高从而带来的试验失败的风险。

相应地，基于上述配置方法，如图1所示，根据本公开的一些实施例提供的一种航空发动机燃油结冰试验燃油配置装置，包括：储油罐1、冷冻换热器2、增压泵7、在线注水机构3以及换向阀6。其中，储油罐1用于存储不含水燃油；冷冻换热器2设置在储油罐1的回油管路上，用于对储油罐1内的不含水燃油进行循环降温；增压泵7设置在储油罐1的出油管路上，用于将储油罐1内的不含水燃油抽出；在线注水机构3设置在将燃油输送至试验件5的送油管路上，用于配置油水乳化液并注入送油管路；换向阀6用于切换出油管路分别与回油管路和送油管路的连通。

在该示意性的实施例中，通过在回油管路上设置冷冻换热器2，储油罐1中的燃油通过油滤8、增压泵7、换向阀6和冷冻换热器2，最终流回到储油罐1，燃油沿该路径循环直至燃油温度下降至试验所需预设温度，保证降温可靠性。储油罐1的容积需满足试验总消耗的燃油量的要求。在一些实施例中，试验燃油配置装置还包括设置在出油管路上的油滤8，以滤除燃油中的杂质。

如图1所示，在一些实施例中，试验燃油配置装置还包括设置在送油管路上的第一流量计4。在线注水机构3向送油管路注入的油水乳化液的流量可根据第一流量计4所测得值实时调节，从而控制进入试验件5燃油的总含水量。

在试验阶段，储油罐1中低温燃油直接泵送至试验件5，泵送过程中在燃油入口处通过在线注水机构3向低温输油管道中直接注入油水乳化液，当油水乳化液中的水微粒与低温燃油混合后温度降低从而形成冰晶。试验阶段的燃油流动路径为储油罐1、油滤8、增压泵7、换向阀6、在线注水机构3、第一流量计4和试验件5。

如图1所示，在线注水机构3设置在送油管路上，其处于油滤8、增压泵7和冷冻换热器2的下游，可有效避免冰晶在上述装置中凝结，从而引起流道堵塞。

对于在线注水机构3如何实现配置油水乳化液并注入送油管路，在一些实施例中，如图2所示，在线注水机构3包括：储液箱32、搅拌器31、排量泵311以及注水喷嘴38。其中，储液箱32用于燃油和水的混合液；搅拌器31设置在储液箱32内，用于对燃油和水的混合液进行搅拌，以获得油水乳化液；排量泵311设置在储液箱32的出液管路上，用于将储液箱32内的油水乳化液排出；注水喷嘴38设置在出液管路上，用于将油水乳化液注入送油管路内。

在一些实施例中，搅拌器31被配置为超声波发生器，通过超声波发生器发出的超声波振动将燃油和水的混合液搅拌为油水乳化液，相较于传统的搅拌器，提升了游离水在油液中分布的均匀性，保证试验结果的一致性，而且还提高了试验燃油配置的效率。

如图2所示，在一些实施例中，注水喷嘴38在沿着油水乳化液排出的方向上呈渐扩结构，这样利于注水喷嘴38向低温输油管路(也就是送油管路)中注水并防止水在喷嘴中结冰，具有较高的可实施性。

如图2所示，在一些实施例中，在线注水机构还包括设置在出液管路上的单向阀37，单向阀37用于防止低温输油管路中的燃油倒流。

如图2所示，在一些实施例中，在线注水机构还包括设置在出液管路上的第二流量计39，第二流量计39监测油水乳化液流量并通过排量泵311控制油水乳化液的流量，保证与低温燃油的比例稳定，解决一次燃油结冰试验过程中燃油含水量不可调节的问题。

如图2所示，在一些实施例中，在线注水机构还包括蓄能器33、溢流阀34、压力传感器35、电磁阀36以及过滤器310，蓄能器33用于滤除管路中的压力脉动，溢流阀34用于保证泵后不超压，压力传感器35用于监测油水乳化液的液压。电磁阀36在注水时打开使油水乳化液注入管路，过滤器310用于过油水乳化液中的杂质。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。