学习CFM56-3型发动机功率控制的体会

长庚星 · 发表于 2012-5-18 23:26:03

学习CFM56-3型发动机功率控制的体会
CFM56-3发动机在系统上共分为以下几个系统：燃油系统、启动点火系统、空气系统、操纵系统、指示系统、排气系统和滑油系统。
CFM56-3型发动机的燃油系统主要用功率管理控制器（PMC）和发动机主控制器（MEC）进行控制，　

系统组成

燃油系统由燃油输送、燃油主控制、燃油电子控制、伺服燃油控制和燃油耗量指示五个分系统组成。

工作过程

燃油由燃油泵进入燃油系统。燃油进入燃油系统后，首先经离心式的燃油泵加压，进入滑油/燃油热交换器和燃油滤，然后再由齿轮式的高压燃油泵加压。之后，经过冲刷油滤，燃油分成两路：一路是通过冲刷油滤过滤的燃油（伺服油路），被伺服燃油加热器加热后进入主发动机控制（MEC）的伺服燃油控制部分，使伺服燃油控制部分的控制燃油到VSV、VBV、T2探头、CIT探头，作为伺服液压动力。另一路流经冲刷油滤，但未经冲刷油滤的过滤，直接进入MEC燃油控制部分。在进入在MEC内的计量活门之前有一旁通油路将多余的燃油流到低压泵出口。经过计量活门的油则流过MEC内增压活门、流量传感器及燃油总管，再从喷嘴喷入燃烧室。
发动机控制系统的液压机械部件包括MEC、风扇进口温度（T2）传感器、VBV的液压马达和作动器、VSV作动器、高压压气机（HPC）进口温度传感器（CIT）、高压涡轮间隙控制活门（HPTCCV）。
电气部件包括功率管理控制器（PMC）、控制发电机、风扇转速传感器、风扇进口温度传感器和风扇进口静压传感器。
MEC是一个液压机械组件，响应油门杆输入并按发动机控制变量修正调节核心发动机转速N2。MEC在所有工作状态通过计量到燃油喷嘴的流量控制发动机转速（N2），使用燃油泵后燃油作为液压介质。MEC通过感受高压压气机出口压力（CDP）、高压压气机引气压力（CBP）、压气机进口温度（CIT）、风扇进口温度（T2）和高压转子转速（N2）这些参数，并对这些参数进行放大、计算，确立加、减速状态下的燃油流量极限值。将计算的限制值与实际燃油流量比较，当实际燃油量接近限制值时MEC就起作用。MEC根据N2和CIT信号计划VSV位置，并用高压燃油通到VSV作动器改变VSV静子叶片角度，按照VSV计划的函数确定VBV活门的开度。MEC通过N2信号，输出压力TC1和TC2操作HPTCCV的位置。PMC是一个模拟式电子监控装置，它由N2控制发电机供电，并在有限的权限内调准MEC给定风扇转速N1。当PMC接通，由感受的风扇进口温度和静压信号自动计算起飞N1。油门杆角度信号用于选择推力大小；推力大小用于确立通过控制MEC燃油流量要求达到的风扇转速。当PMC断开，由MEC提供N2转速调节。　　
CFM56-3型发动机指示：发动机指示是为了监控发动机的工作状态而提供的指示。CFM56-3型发动机指示系统主要是在驾驶舱中的发动机主显示组件和副显示组件上。主显示组件提供推力模式、N1手动设置、排气温度（EGT）、N1转速、N2转速、燃油流量（FF）、燃油耗量（FU）指示。当EGT、N1、N2超限时，发动机的各参数会存储在永久存储器中，维护时，可以通过连接ARINC429总线的连接器获得超限时的发动机工作情况。副显示组件提供大气总温（TAT）、发动机滑油压力、滑油温度、滑油量、振动值、液压系统A和B的压力及油量。发动机振动值由飞机振动系统（AVM）提供，发动机振动传感器、N1和N2传感器将信号给AVM调节器，经AVM调节器处理后送至副显示组件。AVM调节器可以记录发动机各单元体的振动情况，特别是能提供振动故障数据，可以通过连接ARINC429总线的连接器访问这些数据。

CFM56-3发动机中采用了主动间隙技术来控制叶尖与涡轮机匣的间隙，使得发动机在稳态时获得最大的稳态高压涡轮效率，在过渡态时获得最少的排气温度损失。此发动机采用MEC的燃油压力信号控制涡轮间隙控制活门，决定是输送第五级还是第九级的空气去冷却LPT机匣。这一部分若不能正常工作的结果易使部件长期在高热的条件下工作，造成发动机的整体效率下降。在相同的工作条件下必须增加供油才能达到需要的推力，从而有可能出现EGT超限的现象。

总之，发动机它以高压转子转速N2为调节目标。首先其调节系统根据油门杆角度，发动机风扇进气温度T2和进气静压PS12确定N2需求值，该值与实际N2之差决定了燃油计量活门的位置及供油量的大小，同时燃油限制系统根据瞬时的N2值，高压压气机进口温度CIT，出口压力CDP和空调组件引气压力CBP等参数，再综合发动机功率需求和压气机状况，对供油量进行限制，以免发动机出现贫油、富油，失速踹振、超温等不稳定现象，另外MEC还根据N2转速和CIT的变化，利用伺服燃油压力对压气机可调静子叶片VSV和可变放气活门VBV的位置进行调节，以改善气流通道状况。PMC电控MEC，在MEC工作的基础上控制N1。PMC根据PLA、Ps12、T12、N1计算和制定出风扇N1转速的修正值，再根据N1目标值与N1实际值信号的差给MEC的扭矩马达输送电流，MEC则根据扭矩马达改变供油量，从而改变需要的N2 转速，以达到PMC所要求的N1目标值，此作用相当于MEC油门杆输入的内调整。PMC的工作使反映发动机推力大小的N1在一定的环境和温度条件下与PLA相符，对MEC在燃油控制中出现参数偏差可在一定范围内进行调整，其调整范围是：PMC上调N2（3.85%）；下调N2（5.1%）；需说明的是PMC在一定转速以上（N1>40%）才起调节作用。PMC的目的是超控MEC，根据PLA去建立N1修正转速。在一定的飞行条件下，同样的PLA将提供同样的推力百分比。爬升一开始就需要一个最大爬升率的风扇N1。PMC能保证最大爬升率直到PLA移动为止。达到巡航高度以前， “锁定油门”爬升不需要飞行员做任何动作。在全油门（起飞状态下），T12达到最大值时推力保持恒定。PMC还对N1、N2提供超转保护，避免EGT超温。

由上分析可见凡是能够影响发动机功率的参数或机件只要发生了问题，就有可能导致EGT超限；分析以下几个方面：传感器失效，VSV1、VBV系统故障，CDP/CBP系统故障，MEC功率调整，MEC或PMC本身故障。。。。。。。