一种发动机燃滑油系统热管理设计方法及系统架构
本申请属于燃气涡轮发动机领域，为一种发动机燃滑油系统热管理设计方法及系统架构，先通过仿真计算获取最高进口燃油温度T1和进口燃油温度T2对应耐温值，通过与耐温极限值进行比较，获取燃滑油系统典型位置中的超温位置，而后通过在滑油系统低压泵后与燃油油箱之间开设回油管路，在回油管路上加装热回油电磁阀和辅助燃滑油散热器，在辅助燃滑油散热器与滑油油箱之间设置空气燃油散热器，并通过温度测点实时获取滑油系统和燃油系统内温度测点的温度，在超温时对燃油回路或者滑油回路进行有效散热。发动机燃油系统和滑油系统耐受进口燃油温度提升的能力增强，发动机燃滑油系统适应发动机状态变化的热管理能力提升。
发明专利
CN202311480600.8
2023-11-08
CN117386509A
2024-01-12
F02C7/14(2006.01)
中国航发沈阳发动机研究所
赵孟;梁义强;尚守堂;赵肃;汤天宁;苏媛媛
110015 辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号
北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)
王伟立
辽宁;21
1.一种发动机燃滑油系统热管理设计方法，其特征在于，包括： 获取发动机耐受的最高进口燃油温度T1以及发动机进口燃油温度提升后的发动机进口燃油温度T2； 开展发动机在最高进口燃油温度T1条件下的燃滑油系统热管理仿真计算，确定燃滑油系统典型位置在燃油温度T1条件下的第一耐温值；开展发动机在进口燃油温度T2条件下的燃滑油系统热管理仿真计算，确定燃滑油系统典型位置在燃油温度T2条件下的第二耐温值； 根据现有数据获取燃滑油系统典型位置处的耐温极限值，与第二耐温值进行对比，获取燃滑油系统典型位置中的超温位置，在燃滑油系统中的超温位置设置温度测点并进行监控，燃油系统和滑油系统中均设置至少一个温度测点； 在滑油系统低压泵后与燃油油箱之间开设回油管路，在回油管路上加装热回油电磁阀和辅助燃滑油散热器，确定辅助燃滑油散热器的散热面积；将滑油流路中的燃滑油散热器的出口与辅助燃滑油散热器相连；在辅助燃滑油散热器与滑油油箱之间设置空气燃油散热器； 通过温度测点实时获取滑油系统和燃油系统内温度测点的温度，将温度测点的温度与耐温极限值进行比对，判断温度测点处的温度是否达到耐温极限值，若是，则打开热回油电磁阀，启动回油管路，发动机向飞机进行热回油，通过温度测点的温度计算冷却滑油所需的发动机热回油流量，确定热回油电磁阀的开度并对热回油电磁阀的开度进行自动控制，直至燃滑油系统的温度测点的温度均低于耐温极限值； 进行飞机燃油系统热管理总收益评估，判断飞机燃油系统热管理总收益是否为正值，若否，则上调空气燃油散热器或辅助燃滑油散热器的效率，直至飞机燃油系统热管理总收益为正值。 2.如权利要求1所述的发动机燃滑油系统热管理设计方法，其特征在于，所述辅助燃滑油散热器的出口燃油温度Tr2的计算公式为： Tr2＝(Th1-Tr1)*η1+Tr1 式中，Tr1为辅助燃滑油散热器的入口燃油温度，Tr2为辅助燃滑油散热器的出口燃油温度，Th1为辅助燃滑油散热器的入口滑油温度。 3.如权利要求2所述的发动机燃滑油系统热管理设计方法，其特征在于，所述发动机热回油流量Wr的计算公式为： 式中，Wh为辅助燃滑油散热器的滑油流量，Cph为滑油定压比热，Th2为辅助燃滑油散热器的出口滑油温度，Cpr燃油定压比热。 4.如权利要求1所述的发动机燃滑油系统热管理设计方法，其特征在于，所述辅助燃滑油散热器的散热面积的获取方法为：给定辅助燃滑油散热器的散热效率，建立辅助燃滑油散热器与热回油电磁阀的仿真计算模型，根据发动机在进口燃油温度T2条件下的燃滑油系统热管理仿真计算结果，确定辅助燃滑油散热器的最大入口燃油温度和最大入口滑油温度，结合辅助燃滑油散热器的散热效率并通过对数平均温差法确定在辅助燃滑油散热器的最大入口温度下、对辅助燃滑油散热器的最大入口滑油温度进行有效散热时的散热面积，作为辅助燃滑油散热器结构的散热面积。 5.如权利要求2所述的发动机燃滑油系统热管理设计方法，其特征在于，所述空气燃油散热器的散热面积的获取方法为：根据辅助燃滑油散热器的最大入口燃油温度和最大入口滑油温度，给定空气燃油散热器的效率，并设定冲压空气流量和冲压空气温度，通过效能-单元数法计算得到辅助燃滑油散热器的出口最大燃油温度，而后再根据空气燃油散热器的效率确定空气滑油散热器的散热面积。 6.如权利要求1所述的发动机燃滑油系统热管理设计方法，其特征在于，所述飞机燃油系统热管理总收益评估的方法为：在燃油油箱入口、空气燃油散热器入口及出口处分别设置温度传感器，通过获取各温度传感器的实时温度并计算得到飞机通过发动机燃油入口处排走的热量Qfin、发动机通过热回油接口返给飞机的热量Qr和空气燃油散热器通过冲压空气排放的热量Qs，则评估公式为：△Q＝Qfin-(Qr-Qs)。 7.一种提高发动机燃滑油系统热管理系统架构，采用如权利要求1-6任一所述的设计方法，其特征在于：包括空气燃油散热器、辅助燃滑油散热器和热回油电磁阀，所述热回油电磁阀的入口设于低压泵与高压泵之间，所述热回油电磁阀的出口与辅助燃滑油散热器的燃油入口相连，所述辅助燃滑油散热器的滑油入口与燃滑油散热器的滑油出口相连，所述辅助燃滑油散热器的燃油出口与空气燃油换热器的入口相连，所述空气燃油散热器的出口与燃油油箱相连，所述辅助燃滑油散热器的滑油出口和低压泵与高压泵之间的位置设置有温度测点。