طراحي، ساخت و تست سيستم اندازه‌گيري و كنترل سوخت الكتروهيدرومكانيكي جديد براي موتور توربوجت

Design, manufacturing and test of a new electro hydro mechanical fuel metering and control system for a turbojet engine

در اين مقاله واحد اندازه‌گيري و كنترل سوخت الكتروهيدرومكانيكي جديد براي موتور توربو‌جت ارائه شده است. در اين مجموعه، نوعي شير كنترل جريان دوراني بهينه با تحريك مستقيم كه توسط محركه الكترونيكي از نوع سروموتور، تحريك و تنظيم مي‌شود، ارائه مي‌گردد. هدف از اين طرح، ارتقاء قابليت هاي عملكردي و تغيير ماموريت نوعي موتور توربيني دور ثابت است كه مجهز به يك سيستم كنترل سوخت هيدروپنوماتيكي با شير كنترل جريان ديافراگمي و تنظيم ثابت مي‌باشد. انتخاب محركه دوراني و طراحي شير‌كنترل جريان از نوع دوراني، كوپل مستقيم محركه و پلانجر شير كنترل جريان و نيز طراحي هندسه خاص مقطع تنظيم و كنترل سوخت از نوآوري هاي طرح‌ مي‌باشد. تحريك مستقيم و بدون واسطه شير كنترل جريان بجاي روش هاي مرسوم هيدرومكانيكي، موجب كاهش تعداد قطعات و سبكي مجموعه و نيز كاهش هزينه‌هاي ساخت شده است. افزايش دقت اندازه‌گيري سوخت در شير كنترل جريان جديد، موجب افزايش دقت‌كنترلي نهايي شده است. مقطع تنظيم و اندازه‌گيري سوخت در اين مجموعه به صورت فصل مشترك مثلث (روي اسليو) و شيار مستطيلي (روي پلانجر) مي‌باشد. جهت دستيابي به پارامترهاي طراحي و نيز بهينه سازي طرح، شبيه سازي و مدل سازي رياضي سيستم در شرايط مختلف كاري انجام شده‌است. پس از نمونه‌سازي طرح، عملكرد مجموعه روي استند مخصوص، تست و مورد ارزيابي قرار گرفته است. جهت اعتبار‌سنجي مدل رياضي سيستم، نتايج تست با نتايج شبيه‌سازي مقايسه شده‌اند.

The present paper introduces a new electro-hydro mechanical fuel metering and control system for a turbojet engine. The developed metering system uses a new direct drive rotary proportional metering valve, which is coupled to a servomotor. The aim of this new design is to modify and optimize the mission of a constant speed turbojet engine. The main innovations in the present design include: the rotary actuating mechanism, rotary metering valve configuration, direct drive rotary metering valve configuration and the special metering flow geometry. Due to rotary direct drive metering section design, the parts count, manufacturing cost and system weight are decreased with respect to usual methods. Another benefit of the innovated valve is improvement of the control resolution. The fuel metering area in the present developed system consists of a triangular shape on sleeve and a rectangular shape on plunger. Mathematical modeling and system simulations are applied to acquire design parameters for different working conditions. After manufacturing a prototype, rig testing is done. The results of simulations and experimental measurements are compared in the last section of the paper.