旗开得胜 试论CFM56-3C发动机油门杆不一致故障原因
B737-300飞机使用CFM56-3发动机通过MEC和PMC控制燃油量和发动机通道可变几何装置,以调节转速和推力,航空发动机的工作过程实际是处理燃油与空气流量之间的关系,产生推力的过程。在整个发动机工作的过程中,燃调(MEC)可谓燃油控制的中心指令部。MEC感受和监控着诸多的相应参数,决策出相应的供油计划。控制着发动机燃油流量的变化,使之安全稳定地工作。
一 发动机转速调节原理
CFM56-3发动机的PMC作用是在MEC的基础上控制N1转速,他根据发动机进气静压PS12,进气温度T2信号及来自MEC上的PLA传感器的油门杆位置信号确定N1的目标值,根据该值与实际N1的差给MEC送来一个调整信号,MEC根据此信号改变供油量,以达到PMC要求的N1转速,对MEC出现的参数偏差调整范围为3.85%-5.1%,B737-300/500飞机使用的CFM56-3发动机通过MEC和PMC控制燃油流量和发动机通道可变几何装置,以调节转速和推力,燃调是一个液压机械式的控制装置,它包括转速调节、燃油限制和计量活门三个系统,它以发动机高压转子转速N2为控制目标首先其调节系统根据油门杆角度、发动机风扇进口温度T2和进气静压PS12确定N2需求值,该值与实际N2之差确定了燃油计量活门的位置既供油量的大小,同时燃油限制系统根据瞬时N2的转速.
作为航空发动机燃油控制中心的燃调,它的全部工作结构可大体分为:燃油计量系统与燃油计算系统两大部分。一般地说,通常把燃油计量系统称为主发动机速度控制系统;计算系统可谓之加/减速燃油限制系统。在整个飞行过程中,它们是相互联系共同工作的。在航空发动机工作过程中,燃油计量系统根据感受的相应参数来确定一个相应的转速目标值(N2*),通过感受实际的N2转速,确定转速差,从而制订供油计划。然而,航
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旗开得胜 空发动机的工作环境状态是瞬息万变的,燃调本身存在着反应滞后的局限,那么,为了实现此计划,就必须要有计算系统来精确地依据空气流量来调整供油。这种精确地控制发动机燃油对发动机的健康工作非常重要,尤其对高转速的发动机更是如此:因为,大转速状态下,发动机超温裕度小很容易造成发动机超温等不正常工作。所以,航空发动机具备这样两套系统,既可以缩短响应时间,又可以保证发动机的健康工作。
为了实现这个供油计划,而又要保证航空发动机不超出贫、富油极限,超温、超转极限。那么,就必须由计算系统来完成此项工作。CFM56-3C航空发动机抓取了CIT、CDP、CBP、N2 等参数。同时,CFM56-3C航空发动机为了更好地完成供油计划,使高、低压压气机的流体性能平滑,还采用VSV、VBV来调整其流体特性。我们知道:在大推力的情况下,低压压气机与高压压气机能很好地匹配,而在低转速下,高压压气机所需空气量低,流过低压压气机的空气流量若超过高压压气机的需量,就会致使低压压气机出现失速等不正常现象。故在起动等低转速时VSV开口较小,控制进入高压压气机的空气量,VBV 开度较大,放掉部分空气以减轻压气机的负荷。
二 发动机各传感器对油门杆不一致的影响
1.PS12对油门杆不一致的影响分析
当PS12发生管路渗漏故障时,则PS12就会增大,航空发动机就会误认为工况为较低高度,就会减少供油,致使在一定的油门杆角度时,N1,N2均下降;若是在起飞功率下则可能达不到起飞功率;若是在飞行中,为了保证左右发动机推力一致,则会导致油门杆超前等故障现象。只要它发生故障,它们势必对N1、N2起到同趋势的影响,即N1,N2变化趋势相同。
2.T2对油门杆不一致的影响分析
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旗开得胜 就T2而言,它的工作原理,他提供一个与风扇进口温度成比例的液压信号到主发动机控制器,传感器安装在风扇进口管道内,而且插入风扇进口气流内,膜盒组直接安装在传感器后面的风扇进口气流内,安装在其上的燃油管道从主发控制器通过壳体传递燃油流回到主发控制器,传感器由一个充填了氦气的传感器元件和一个可变的计量活门组成。传感器由一个毛细管与一个壳体内的膜盒相连,密封在传感元件内的氦气,毛细管和膜盒组将随着进口温度的变化而改变压力,由于膜盒内压力的变化,膜盒会膨胀或收缩,使之改变燃油计量活门位置,这样也就随着进口温度的变化成比例的改变了回油压力,在进口由管P2和出口管道P6之间的压差随着进口温度的增加而增加。传感器油路或其接头的堵塞和渗漏,也造成压差增大,使MEC感受的风扇进口温度比实际的高.
它发生的故障可分为两大类:一类为热偏移,另一类为冷偏移。所谓热偏移是感受的温度比实际的高,诸如传感器本身堵塞或渗漏时,都会造成伺服燃油压差增大。此时燃油控制程序发生偏差,供油量和转速增大,必须减小该油门角度才能使其输出推力或N1转速与同时工作的另一侧发动机一致,试车时发现慢车转速及PMC断开时部分功率转速高,严重时PMC接通时N1仍高,空中使用时当PMC断开或者接通时油门杆不一致,该油门杆滞后。反之,则为冷偏移。所谓冷偏移是感受的温度比实际的低,如传感器本身渗漏时,都会造成伺服燃油压差减少。此时燃油控制程序发生偏差,供油量和转速减少,必须增大该油门角度才能使其输出推力或N1转速与同时工作的另一侧发动机一致,当氦气完全渗漏时,称T2传感器完全冷偏移,此时MEC无法感受T2的温度变化,其相应液压机构将以标准大气温度15°C代表T2温度进行控制,此时会出现T2热偏移的特征,试车时发现慢车转速及PMC断开时部分功率转速高,严重时PMC接通时N1仍高,空中使用时当PMC断开或者接通时油门杆不一致,该油门杆靠前。
3.PLA对油门杆不一致的影响分析
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