本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)試驗(yàn)，尤其是指一種基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)飛機(jī)在高空飛行時(shí)，由于海拔的升高，所處環(huán)境溫度會(huì)降低。飛機(jī)燃油中夾雜的水分會(huì)形成冰，可能會(huì)堵塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃油過濾器、燃油附件等，從而減少或中斷流向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油流量，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常甚至熄火。

2、通常采用燃油結(jié)冰試驗(yàn)器模擬燃油結(jié)冰條件，驗(yàn)證一定濃度的油水混合物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的影響。

3、當(dāng)前的燃油結(jié)冰試驗(yàn)器主要采用離線注水形式：即在正式試驗(yàn)前，先在常溫下一次性注入規(guī)定量的純水，再循環(huán)混合均勻，并冷卻至規(guī)定溫度；正式試驗(yàn)時(shí)，將混合均勻的油水混合物按一定流量提供至發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)口。基于離線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)主要存在以下問題：

4、1）油水混合均勻性差，循環(huán)混合很難保證系統(tǒng)內(nèi)油水充分混合；

5、2）低溫下，水分會(huì)結(jié)冰附著在燃油管路或其他附件上；

6、3）系統(tǒng)的低洼、低流速區(qū)域會(huì)存在積水、積冰現(xiàn)象。

7、為解決以上問題，提高燃油結(jié)冰試驗(yàn)的置信度，亟需提供一種基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，能夠保證水油混合的均勻性，可防止低溫下水分結(jié)冰附著在燃油管路或其他附件上，可規(guī)避系統(tǒng)的低洼、低流速區(qū)域的積水、積冰現(xiàn)象，提高燃油結(jié)冰試驗(yàn)的置信度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)，包括：

3、供油裝置，用于供給燃油；

4、在線注水裝置，與所述供油裝置相連，用于根據(jù)所述燃油的供給量實(shí)時(shí)提供預(yù)定量的水或乳化液，以與燃油進(jìn)行混合，形成油水混合液；

5、制冷裝置，與所述供油裝置相連，用于將所述供油裝置提供的燃油冷卻至預(yù)定溫度；

6、環(huán)境溫箱，內(nèi)置有發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件，所述環(huán)境溫箱為所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件提供預(yù)定溫度的環(huán)境條件，所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件的進(jìn)口能夠接收所述油水混合液。

7、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述供油裝置包括循環(huán)制冷回路，所述循環(huán)制冷回路包括依次相連的供油罐、供油閥、供油泵、換熱器、流量計(jì)和循環(huán)泵；所述供油罐連接有第一排水閥；

8、所述換熱器與所述制冷裝置相連；

9、所述供油泵能夠?qū)⑺龉┯凸迌?nèi)的燃油泵出，通過所述換熱器吸收所述制冷裝置的制冷量，制冷后的燃油通過所述循環(huán)泵返回至所述供油罐內(nèi)。

10、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，還包括壓力調(diào)節(jié)回路，所述壓力調(diào)節(jié)回路包括與所述換熱器的油側(cè)出口相連的調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥連接至所述供油泵的入口端；通過所述調(diào)節(jié)閥能夠控制旁路回油至所述供油泵入口前的流量，以調(diào)節(jié)燃油供給壓力。

11、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述供油裝置還包括油水混合供給回路，所述油水混合供給回路包括靜態(tài)混合器、循環(huán)泵和第一三通閥；

12、所述流量計(jì)的第一端與所述換熱器的油側(cè)出口相連，所述在線注水裝置連接有注水噴嘴；所述流量計(jì)的第二端、所述注水噴嘴、所述靜態(tài)混合器和所述第一三通閥的第一端依次相連；所述第一三通閥的第二端與所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件的進(jìn)口相連；所述流量計(jì)的第二端、所述循環(huán)泵和所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件的進(jìn)口依次相連；

13、所述在線注水裝置能夠根據(jù)所述流量計(jì)采集的流量實(shí)時(shí)配置相應(yīng)的水或乳化液，并通過所述注水噴嘴注入燃油管路中，在所述靜態(tài)混合器中與燃油進(jìn)行一次混合，混合后的油水混合液通過所述循環(huán)泵循環(huán)進(jìn)行二次混合后供給至所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件，所述循環(huán)泵用于將未充分混合的水滴碾碎促進(jìn)與油液的二次混合，以混合均勻。

14、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述在線注水裝置被配置為通過將預(yù)定量的燃油與預(yù)定量的水分提前注入乳化液配比箱內(nèi)，通過振動(dòng)、攪拌等方式使油、水混合均勻，待使用時(shí)，通過計(jì)量泵控制混合液量，并通過所述注水噴嘴將其注入燃油管路；

15、或者，所述在線注水裝置被配置為一個(gè)混合器，燃油按預(yù)定流量進(jìn)入該混合器；水分通過霧化噴嘴按設(shè)定比例注入該混合器，與燃油即時(shí)混合生成乳化液，混合后的乳化液通過所述注水噴嘴注入燃油管路。

16、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述靜態(tài)混合器和所述第一三通閥之間設(shè)置有取樣口。

17、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，還包括第二三通閥、第三三通閥、第四三通閥、循環(huán)除水回路和循環(huán)過濾回路，所述循環(huán)除水回路包括油水分離器，所述循環(huán)過濾回路包括第一過濾器；

18、所述第二三通閥的第一端和第二端分別與所述油水分離器的入口端和出口端相連，所述第二三通閥的第三端與所述第一三通閥的第三端相連；

19、所述第三三通閥的第一端、第二端和第三端對(duì)應(yīng)與所述油水分離器的出口端、所述第一過濾器的入口端和出口端相連；

20、所述第四三通閥的第一端和第二端分別與所述第一過濾器的出口端和所述供油罐的回油端相連。

21、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，還包括油液后處理回路，所述油液后處理回路包括第二過濾器、第五三通閥、回油罐、回油閥和回油泵；

22、所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件的出口通過所述第二過濾器與所述第五三通閥的第一端相連，所述第五三通閥的第二端和第三端分別與所述回油罐和所述供油罐相連；

23、所述回油罐、所述回油閥和所述回油泵依次相連，所述第四三通閥的第三端與所述回油罐相連，所述回油泵分別連接所述第二三通閥的第三端與所述第一三通閥的第三端；所述回油罐連接有第二排水閥。

24、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述注水噴嘴采用霧化噴嘴，噴出的液體霧化效果好。

25、本發(fā)明還提供一種基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)方法，利用所述的基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)，包括：

26、油水準(zhǔn)備階段：

27、s1：將燃油注入所述供油罐，控制啟動(dòng)所述供油泵，將所述供油裝置切換至所述循環(huán)過濾回路進(jìn)行過濾燃油，并測(cè)試燃油顆粒度；

28、s2：待燃油顆粒度測(cè)試合格后，控制啟動(dòng)所述制冷裝置，控制所述換熱器油側(cè)出口燃油溫度為29℃±3℃，控制所述注水裝置通過所述注水噴嘴向系統(tǒng)內(nèi)注入預(yù)定量的水或乳化液，使系統(tǒng)內(nèi)燃油含水量超飽和；

29、s3：控制所述供油裝置切換至循環(huán)除水回路，進(jìn)行循環(huán)除水；每隔1小時(shí)采樣，若待水分含量為80ppm～90ppm，且30℃時(shí)燃油飽和含水量為68±5ppm，則滿足預(yù)定目標(biāo)；

30、s4：待水分含量滿足預(yù)定目標(biāo)后，控制所述供油裝置切換至所述循環(huán)制冷回路，進(jìn)行循環(huán)制冷，同時(shí)，所述環(huán)境溫箱進(jìn)行同步制冷，使系統(tǒng)內(nèi)燃油的工作溫度以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件進(jìn)口溫度同時(shí)達(dá)到對(duì)應(yīng)預(yù)定的低溫條件；

31、注水試驗(yàn)階段：

32、s5：控制供油裝置切換至所述供油壓力調(diào)節(jié)回路，使燃油供給至所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件，并從所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件回油至所述回油罐，通過閉環(huán)控制調(diào)所述節(jié)閥的開度，以調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件進(jìn)口壓力；

33、s6：根據(jù)實(shí)際工況調(diào)節(jié)通過傳動(dòng)裝置控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件至所需的轉(zhuǎn)速；

34、s7：控制所述供油裝置切換至所述油水混合供給回路，采用定比值控制方式，控制所述在線注水裝置注入的水或乳化液的流量實(shí)時(shí)跟隨燃油供給量變動(dòng)，使得水或乳化液流量與燃油供給流量成比例，保證發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件進(jìn)口燃油含水量在290～330ppm范圍內(nèi)；

35、s8：試驗(yàn)過程中，定時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件進(jìn)口燃油進(jìn)行水分檢測(cè)，確認(rèn)燃油含水量在290～330ppm范圍內(nèi)；

36、試驗(yàn)后處理階段：

37、s9：試驗(yàn)結(jié)束后，依次關(guān)閉所述在線注水裝置、所述傳動(dòng)裝置，所述環(huán)境溫箱、所述制冷裝置和所述供油裝置，并將所述回油罐靜置數(shù)小時(shí)，然后開啟所述第二排水閥排出沉積在所述回油罐底部的水；

38、s10：控制開啟所述供油裝置，切換至所述油液后處理回路，并通過所述油水分離器分離所述回油罐內(nèi)的游離水；

39、s11：采樣檢查，若分離后的燃油含水量滿足該溫度下的飽和含水量條件，停止除水，將燃油返回所述供油罐。

40、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

41、本發(fā)明所述的一種基于在線注水的燃油結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，通過在線注水裝置注入規(guī)定流量的水或乳化液，可在低溫條件下實(shí)時(shí)制備一定流量的油水混合液供給至發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件進(jìn)口，乳化液及燃油的流量可實(shí)時(shí)精確控制，確保供給的油水混合液的精確、可控，提高了燃油結(jié)冰試驗(yàn)的置信度。

42、發(fā)明基于在線注水方式，實(shí)時(shí)配置油水混合液，油水混合液經(jīng)過油水混合供給回路混合均勻后，立即供給至發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件；避免了離線注水時(shí)，油水混合液通過供油裝置循環(huán)制備，而水分會(huì)沉積在管路系統(tǒng)的低洼、低流速區(qū)域，造成實(shí)際供給發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件的混合液濃度不滿足要求的問題。

43、本發(fā)明通過靜態(tài)混合器確保油水混合液的一次混合，混合后的油水混合液再通過循環(huán)泵循環(huán)進(jìn)行二次混合后供給至發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件，循環(huán)泵可將未充分混合的水滴碾碎促進(jìn)與油液的二次混合，確保了油水混合液混合均勻，通過循環(huán)泵的循環(huán)可保證供給至發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件進(jìn)口的混合液在不同工況下的流速不低于0.7m/s，防止了水分在低溫下結(jié)冰附著在燃油管路或其他附件上。