發(fā)動機課程設計--發(fā)動機慢加速

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 CFM56-5發(fā)動機概述2</p><p>　　第2章 發(fā)動機加速性3</p><p>　　2.1 發(fā)動機加速性概述3</p><p>　　2.2 發(fā)動機加速的工作原理3</p><p>　　第3章 發(fā)動機慢加

2、速的故障分析5</p><p>　　3.1 發(fā)動機慢加速故障概述5</p><p>　　3.2. 發(fā)動機結構上的因素5</p><p>　　3.3. 燃油控制裝置5</p><p>　　3.4.VSV系統(tǒng)6</p><p>　　3.5.引氣系統(tǒng)7</p><p>　　3.5.1 H

3、P Bleed Valve 高壓引氣活門8</p><p>　　3.5.2 Pressure Regulating Valve 壓力調節(jié)活門9</p><p>　　3.5.3. IP check valve 中壓單向活門10</p><p>　　3.5.4. Wing anti-ice valve 機翼防冰活門11</p><p>

4、　　3.5.5. Nacelle anti-ice 發(fā)動機吊艙防冰11</p><p>　　3.5.6. Air conditionning system 空調系統(tǒng)11</p><p>　　3.6. PS3 Sense Line 增壓級出口壓力檢測管故障12</p><p>　　3.7 排故過程14</p><p>　　3.8 系

5、統(tǒng)故障樹15</p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p><b>　　附錄工卡17</b></p><p>　　第1章 CFM56-5發(fā)動機概述</p><p>　　CFM56-5 是裝載于A319/320/321/340飛機上的高涵道比、雙轉子、軸流式的渦輪風扇發(fā)動機

6、。是有美國通用電氣公司（GE）和法國國營航空發(fā)動機研制公司（SNECMA）組成的國際公司（CFMI）研制生產的，圖1-1為CFM56-5B發(fā)動機。</p><p>　　該發(fā)動機包括4級整體的風扇和低壓壓氣機（增壓器）（1級風扇，1級風扇出口導向葉片，3級增壓級轉子，4級增壓級靜子），由4級低壓渦輪驅動；9級高壓壓氣機（9級轉子，1級可調進口導向葉片，3級可調靜子葉片，5級固定靜子葉片），由1級高壓渦輪驅動；環(huán)形燃

7、燒室。</p><p>　　圖1-1 CFM56-5B發(fā)動機。</p><p>　　本文主要介紹CFM56-5B發(fā)動機的加速的工作原理，分析影響發(fā)動機加速性的因素以及故障排除過程。</p><p>　　第2章 發(fā)動機加速性</p><p>　　2.1 發(fā)動機加速性概述</p><p>　　發(fā)動機加速性能的好壞，一般

8、是以加速時間的長短來衡量的，從使用的角度而言，總希望加速時間越短越好，以保證發(fā)動機有足夠的機動性能。發(fā)動機加速性能取決于發(fā)動機軸上的剩余功率，發(fā)動機軸上的剩余功率有取決于剩余供油量，剩余供油量愈多，剩余扭矩愈大，加速時間愈短，加速性愈好。</p><p>　　2.2 發(fā)動機加速的工作原理</p><p>　　影響發(fā)動機加速性的部件：壓氣機低壓級靜壓檢測管，高壓引氣活門，壓力調節(jié)活門，機翼防

9、冰活門，發(fā)動機吊艙防冰，空調系統(tǒng)，中壓單向活門，HMU液壓機械組件，ECU 電子控制組件作出了描述，根據(jù)它們在飛機上的位置連接關系做出了如圖2-1的系統(tǒng)結構框圖，它表示了這些部件在物理上的連接關系。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結構框圖</p><p>　　根據(jù)各個部件之間的連接以及功能關系做出了如圖2-2的功能框圖</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)功能

10、框圖</p><p>　　由系統(tǒng)結構框圖和功能框圖可以清楚的看出整個系統(tǒng)的工作原理，發(fā)動機加速的同時發(fā)動機吊艙防冰、飛機機翼防冰、飛機空調系統(tǒng)等從發(fā)動機第5級和第9級引氣，發(fā)動機的引氣量影響了從發(fā)動機壓氣機進入燃燒室的空氣流量，使之減少，在發(fā)動機燃油流量一定時這就增大了燃燒室中的油氣比，燃燒室中的油氣比過高會引起渦輪前燃氣溫度超溫、發(fā)動機喘振、富油熄火因此要限制發(fā)動機加速供油量，使之減少，這樣就影響了發(fā)動機的加速

11、性，使它變慢。</p><p>　　第3章 發(fā)動機慢加速的故障分析</p><p>　　3.1 發(fā)動機慢加速故障概述</p><p>　　影響發(fā)動機加速性的因素繁多，除了發(fā)動機本身結構上的因素外，還涉及到發(fā)動機引氣，空調系統(tǒng)，VSV系統(tǒng)，HMU液壓機械組件，ECU 電子控制組件。發(fā)動機加速性故障是一種比較常見的故障，根據(jù)CFMI在中國的統(tǒng)計：由發(fā)動機故障引起的航

12、班延誤和取消，發(fā)動機啟動、加速慢故障占5%，由發(fā)動機故障引起的中斷起飛、發(fā)動機啟動、加速問題占14.29%。了解常見故障產生的原因，有助于航空公司機務人員的正確排故，減小由發(fā)動機慢加速造成放經濟損失。</p><p>　　3.2. 發(fā)動機結構上的因素</p><p>　　隨著發(fā)動機逐漸的老化：高/低壓渦輪葉尖間隙變大，燃氣滲漏損失增加（間隙每增加1%，效率降低1.5%）;壓氣機/渦輪葉片葉

13、身變臟，改變了壓氣機/渦輪的設計葉型，壓氣機/渦輪葉片的效率下降；高壓渦輪導向器，低壓渦輪導向器蜂窩封嚴效果變差；燃燒室頭部積炭；燃油霧化質量下降。這些因素都會使發(fā)動機性能惡化，體現(xiàn)在圖3-1中就是穩(wěn)定工作線向上漂移、加速裕度減小，從而使發(fā)動機加速性變差。這種故障在航線維護中無法排除，只能通過發(fā)動機大修翻新來改善。</p><p>　　圖3-1發(fā)動機工作特性曲線</p><p>　　3.3

14、. 燃油控制裝置</p><p>　　CFM56-5B發(fā)動機采用的是全權數(shù)字電子控制(FADEC)燃油控制組件駕駛艙到發(fā)動機沒有機械的連接，類似于電傳操縱(fly by wire)的飛機控制系統(tǒng)。組成：專用的交流發(fā)電機和電源；大腦——發(fā)動機控制組件(ECU)，包括兩臺完全相同的電腦，稱為A通道和B通道，執(zhí)行發(fā)動機控制計算，監(jiān)控發(fā)動機狀態(tài)；肌肉——液壓機械裝置(HMU)，將來自發(fā)動機控制組件(ECU)的電信號轉換成

15、液壓；傳感器——控制和監(jiān)控。全權數(shù)字式電子控制(FADEC)部件如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2全權數(shù)字式電子控制(FADEC)部件</p><p>　　在HMU中，由扭矩馬達把ECU傳來的電信號轉化為液壓信號（通過燃油作為介質），調節(jié)燃油計量活門，調節(jié)發(fā)動機燃油流量。因此HMU故障（主要是扭矩馬達故障或電液伺服活門故障）會影響發(fā)動機燃油流量的調節(jié)從而導致發(fā)動機加速性變慢。&

16、lt;/p><p>　　ECU是在不同飛行條件和發(fā)動機工作狀態(tài)對轉子間隙進行控制和啟動控制，必須先從公共顯示系統(tǒng)（CDS）和電子顯示組件（DEU）獲得預期的控制命令，然后根據(jù)控制法則向外輸出電信號。 當ECU故障時HUM不能獲得準確的信號來調節(jié)燃油計量活門，調節(jié)發(fā)動機燃油流量從而導致發(fā)動機加速性變慢。</p><p><b>　　3.4.VSV系統(tǒng)</b></p&g

17、t;<p>　　CFM56-5B發(fā)動機的VSV系統(tǒng)是用于控制進入高壓壓氣機的空氣流量，防止高壓壓氣機在小轉速工作時出現(xiàn)失速/喘振，其控制規(guī)律如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 VSV系統(tǒng)控制規(guī)律</p><p>　　VSV的實際位置由高壓轉子轉速N2，高壓壓氣機進口溫度傳感器（CIT）及位置反饋信號決定。CIT傳感器是一種機械-液壓式的傳感器，由于伺服燃油中或多或

18、少地含有各種雜質，這些雜質進入CIT傳感器后會堵塞傳感器的濾網，增大了伺服燃油的流動阻力，使得CIT傳感器的進口油壓和出口油壓的壓差增大，ECU感應到的CIT增大；根據(jù)VSV的控制計劃，當CIT上升時，VSV會偏關，使進如高壓壓氣機的進氣量減小，發(fā)動機加速性變差；另外如果VSV的反饋信號與實際位置不一致時（如偏開）由于VSV的控制是閉環(huán)控制，則VSV的最終開度會偏關，發(fā)動機的加速性同樣變差。</p><p>&l

19、t;b>　　3.5.引氣系統(tǒng)</b></p><p>　　在CFM56-5B發(fā)動機上高壓壓氣機第5級和第9級位置引氣到空調系統(tǒng)，機翼防冰，發(fā)動機吊艙防冰，在發(fā)動機作加速性測試時，都要求引氣關閉。以保證發(fā)動機加速迅速。如果引氣活門卡阻（保持開位）或引氣管出現(xiàn)滲漏，則在發(fā)動機加速時，引氣造成發(fā)動機功率的損失，從而影響發(fā)動機的加速性。引起引氣系統(tǒng)故障因素有：HP Bleed Valve 高壓引氣活門

20、、Pressure Regulating Valve 壓力調節(jié)活門、Wing anti-ice valve 機翼防冰活門、Nacelle anti-ice 發(fā)動機吊艙防冰、Air conditionning system 空調系統(tǒng)、IP check valve 中壓單向活門。</p><p>　　3.5.1 HP Bleed Valve 高壓引氣活門</p><p>　　圖3-4 HP

21、 Bleed Valve</p><p>　　高壓引氣活門如圖3-4所示， 高壓引氣活門控制從第9 級發(fā)動機引氣總管來的引氣流，該活門是一種蝶型活門，由彈簧力使其在關閉位，位于發(fā)動機機匣8：00 鐘位置區(qū)域上。故障的可能原因有：蝶形活門卡阻，彈簧損壞。</p><p>　　3.5.2 Pressure Regulating Valve 壓力調節(jié)活門</p><p>

22、　　圖3-5 壓力調節(jié)活門</p><p>　　壓力調節(jié)活門如圖3-5所示，壓力調節(jié)活門控制從發(fā)動機來的引氣，這壓力調節(jié)活門的控制功能有：關閉引氣、發(fā)動機引氣的壓力調節(jié)、限制發(fā)動機引氣的溫度；壓力調節(jié)關斷活門是一種蝶形活門其故障可能原因有：蝶形活門卡阻，彈簧損壞。</p><p>　　3.5.3. IP check valve 中壓單向活門</p><p>　　圖

23、3-6 中壓單向活門</p><p>　　中壓單向活門如圖3-6所示，中壓單向活門是一種分離式鉸鏈門型單向活門。中壓單向活門在發(fā)動機引氣總管的口端，它位于發(fā)動機高壓壓氣機匣的左側，中壓單向活門讓與箭頭方向一致的氣流流過，而阻止相反方向的氣流流過。 兩個半圓型鉸鏈門控制氣流流動，正方向氣流打開鉸鏈門，反向氣流關閉鉸鏈門。故障可能原因有：中壓單向活門損壞。</p><p>　　3.5.4.

24、Wing anti-ice valve 機翼防冰活門</p><p>　　圖3-7 機翼防冰活門</p><p>　　機翼防冰活門控制氣流從氣源總管流進防冰供氣管道。 是馬達驅動的蝶形活門，用115 伏交流電源，活門有一個人工超控和位置指示桿， 兩個V 型夾安裝活門在管道上機翼防冰活門位于機翼前緣、發(fā)動機外側。 </p><p>　　3.5.5. Nacelle

25、anti-ice 發(fā)動機吊艙防冰</p><p>　　發(fā)動機吊艙防冰主要是進氣道防冰，氣道防冰系統(tǒng)使用發(fā)動機5級和9級壓氣機熱空氣，熱空氣經防冰活門調節(jié)和控制進入發(fā)動機進氣道前沿整流罩內的環(huán)型噴射管，通過熱噴射氣流加熱進氣道前沿達到防冰的目的。其主要部件包括：防冰管路、防冰活門、防冰過熱電門、防冰壓力電門以及環(huán)型噴射管。</p><p>　　3.5.6. Air conditionning

26、 system 空調系統(tǒng)</p><p>　　如圖3-8，空調系統(tǒng)為機組乘客和設備提供一個可調節(jié)的內部環(huán)境主要有制冷分配加溫溫度控制設備冷卻增壓等六個子系統(tǒng)，空調系統(tǒng)從功能上講主要有組件流量控制組件制冷區(qū)域溫度控制再循環(huán)以及空氣分配五個部分，來自氣源系統(tǒng)的新鮮空氣通過左右兩個流量控制與關斷活門進入空調系統(tǒng)該活門控制進入飛機的新鮮空氣的量新鮮空氣進入制冷組件后被降溫和抽濕再進入空調分配系統(tǒng)對左組件的控制通?？杀ＷC駕

27、駛艙制冷而對右組件的控制則保證對混合總管的制冷來自組件和地面空調接口的空調氣通過分配系統(tǒng)進入溫度控制區(qū)域區(qū)域溫度控制部分為進入用戶區(qū)域的空調空氣加溫并調節(jié)氣壓。</p><p>　　圖3-8空調系統(tǒng)功能圖</p><p>　　3.6. PS3 Sense Line 增壓級出口壓力檢測管故障</p><p>　　發(fā)動機Ps3管路如圖3-10所示，由圖3-9可知，Ps

28、3管路是測量增壓級出口氣壓，通過Ps3軟管將氣壓信號傳遞給ECU，ECU根據(jù)此信號監(jiān)控發(fā)動機狀態(tài)，然后發(fā)出一電信號通過HMU轉換成機械信號控制燃燒室中的燃油流量。如果Ps3管路發(fā)生故障，ECU不能得到準確的信息對發(fā)動機監(jiān)控從而使發(fā)動機加速性變差。Ps3管路發(fā)生故障的可能有：管路堵塞或者滲漏。</p><p>　　圖3-9 Ps3管路位置</p><p>　　圖3-10 Ps3管路</

29、p><p><b>　　3.7 排故過程</b></p><p>　　首先，在TSM手冊中根據(jù)現(xiàn)有的關鍵詞找到相應的章節(jié)號。根據(jù)所查章節(jié)號TASK 71-00-00-810-807得知，該故障可能原因：壓氣機低壓級靜壓檢測管，高壓放氣活門，壓力調節(jié)活門，機翼防冰活門，發(fā)動機吊艙防冰，空調系統(tǒng)，中壓單向活門，HMU液壓機械組件，ECU 電子控制組件。先從壓氣機低壓

30、級靜壓檢測管開始排查, 檢查壓氣機低壓級靜壓檢測管是堵塞還是滲漏, 如果壓氣機低壓級靜壓檢測管無故障，檢查數(shù)據(jù)管理組件最后一站的起飛報告了解發(fā)動機引氣系統(tǒng)的當前狀態(tài)，如果每臺發(fā)動機的引氣出口壓力與數(shù)據(jù)管理組件報告上的不相同，檢查發(fā)動機高壓級引氣活門或壓力調節(jié)活門，機翼防冰活門或吊架防冰，空調系統(tǒng)等有沒有故障。如果沒有故障，檢查中壓單向活門的狀況或濕熱的舌形活門有沒有損壞，如果沒有損壞，檢查可調靜止葉片的連動桿和檢查并修正可調靜子葉片搖臂

31、傳動裝置或機械的吊環(huán)上松動的部分，看其有沒有損壞，如果沒有損壞更換機械液壓組件，如果故障任然存在更換電子控制組件，如果故障任然沒有排除則用孔探儀檢查高壓壓氣機。</p><p>　　3.8 系統(tǒng)故障樹</p><p>　　圖3-11 發(fā)動機慢加速故障樹</p><p>　　X1：滲漏 X2：堵塞<

32、;/p><p>　　X3：ECU超溫 X4：ECU相關參數(shù)傳感器故障</p><p>　　X5：ECU冷卻引氣管故障 X6：電液伺服閥故障</p><p>　　X7：CH A通道線纜損壞 X8：扭矩馬達故障</p><p&

33、gt;　　X9：高壓引氣活門故障 X10：壓力調節(jié)活門故障</p><p>　　X11：機翼防冰活門工作 X12:發(fā)動機吊艙防冰故障</p><p>　　X13：空調系統(tǒng)故障 X14:中壓單向活門故障</p><p>　　X15: 可調靜子

34、葉片搖臂傳動裝置損壞 X16:吊環(huán)上松動的部分損壞</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] A320飛機維修手冊.AIRBUS</p><p>　　[2] A320定期檢修手冊.AIRBUS</p><p>　　[3]胡君.中國民用航空飛行學院CFM56_3發(fā)動機啟動_加速

35、慢故障分析</p><p>　　[4]唐慶如，敖良忠.AREO-ENGINE LINE MAINTENANCE.中國民用航空飛行學院.009 </p><p>　　附錄.工卡