CFM56-5B发动机FADEC系统介绍及常见故障解析

CFM56-5B发动机FADEC系统介绍及常见故障解析

AMECO西南航线中心二大队四川省成都市双流区610202

摘要:自2000年以来我国主要省会城市、部分地级市和大型旅游景点所在地都成功建设了自己的机场。乘坐航班出行已经成为寻常百姓的主要选择交通工具,但近年来因为飞机故障而导致的航班延误和取消的事例常有发生。例如发动机燃油系统工作状态不正常,会直接导致航空公司航班的延误或取消,最终会影响到航空公司的声誉和盈利。飞机燃油系统的供应是最为重要的,因此研究发动机燃油系统常见故障现象和对应的应急措施具有重要的现实意义和理论价值。

关键词:CFM56-5B发动机;航线故障;原因

引言

飞机的发动机在执行某个航班任务时,燃油系统较常见的问题之一,便是燃油渗漏故障,尤其是在冬季低温地区运营时,这种现象出现的机率会增加,对保障航班的正常完成任务是至关重要的。发动机启动是指利用启动机将发动机从静止状态加速到能够保持转速的慢车工作状态这一过程。它主要用于发动机的地面启动、发动机的冷转(干、湿两种冷转)和发动机在空中调整飞行高度时的重启动。由于飞机发动机启动过程中机身受压会发生剧烈变化,因此也是发动机等重要系统事故多发期。

1常见航线故障分析

1.1CFM56-5发动机燃油系统介绍

发动机燃油系统提供燃油流量(FF)进入燃烧室、伺服燃油控制压缩机的空气流量,发动机间隙制系统,给发动机滑油和整体驱动发电机(IDG)滑油冷却,如图2所示。来自飞机油箱的燃油通过低压活门,然后经过燃油滑油热交换器(FOHE),冷却滑油同时自身温度得到升高。随后燃油被燃油泵增压,此时燃油被分成两个油路:一部分燃油在从高压燃油泵出来后到燃油计量活门,经过高压燃油关断活门、燃油流量传感器最终到达发动机燃油喷咀;另一部分燃油在燃油泵出来后经过伺服燃油加热器,到达HMU的伺服活门,在HUM中,伺服活门是由发动机的ECU的力矩马达来实现控制的,进而控制发动机几何外形。控制的对象有:①瞬时放气活门(TBV);②低压涡轮间隙控制(LPTACC);③可调静子叶片(VSV);④高压涡轮间隙控制(HPTACC);⑤可调放气活门(VBV);⑥燃油计量活门(FMV)。

1.2燃油渗漏的主要情况

燃油渗漏对于飞机或轮船舰艇等非陆地行使交通工具的危害是致命的。根据CFM国际公司的统计资料显示,2008年以后,CFM56-5B发动机燃油系统渗漏成为最为多发的故障,其中活门伺服燃油漏油,又是高压涡轮控制系统中易发生渗漏的部件之一,约占世界客运飞机每年非计划拆更换活门总量的30%,且发生渗漏的活门的在翼服役时间从8000到15000飞行小时不等,近年来有缩短的趋势。海航集团旗下的首都航空和西部航空共有空客A320系列飞机四十余架,根据海口基地总部技术组的统计,CFM56-5B发动机发生燃油渗漏的主要有以下几个部件:①HPTCC主要是由于HPTCC活门呈橘皮表面状的活塞导致特氟龙封严磨损严重,从而引起燃油渗漏。②VSV作动器,它主要是由于活塞杆端封严、活塞筒腔和活塞头端封严处出现划痕也会导致漏油的发生。③VBV齿轮马达由于天气冷封严收缩导致漏油。

1.3中央通气管滑油渗漏故障

中央通气管存在漏油问题,而漏油故障出现后主要表现在整流锥、风扇或消音板出现了油渍,而且有时候这些渗漏的滑油甚至会导致客舱出现滑油味。下面我们就来看看这些现象的原因:首先根据从公司提供的资料中,统计处,整流锥上的滑油痕迹是在发动机投入使用早期被发现的(500小时前)发生了滑油渗漏。根据CFM给出的调查结果可以看出滑油渗漏主要有两种原因:①发动机在生产线装配时,用于部件安装和固定的滑油,由于热、流动性、离心力的作用,使得整流锥上留下少量润滑剂痕迹。所以这样渗漏的滑油并不是发动机滑油而是多余的润滑滑油。②CenterVentTube(CVT)封严处的滑油渗漏导致整流锥上有滑油痕迹,这种渗漏主要原因是由于CVT封严存在缺陷,而不是由于部件尺寸的偏差。CFM56-5B发动机的可以说是一个完美的设计,它可以高速旋转时的离心力将油气完全分离的,最重要的是它工作相当稳定和可靠,工作时间也相当长。但唯一的缺陷就是在低速时,它不能将油气完全分离,所以在低速时就有部分未分离的滑油积攒在中央通气管中,对中央通气管的封严环产生较大的工作压力。

2预防措施

及时进行相关检查并做出相应的预防措施,对于减少故障发生是非常有利的。根据海南航空公司飞机机队的在翼使用情况调查,在冬季外界环境温度比较低时,发动机上的封严和封圈在外界温度变化时会产生失效和加速老化,燃油渗漏发生的概率较高。在航班起飞前,可对发动机的余油口和油门阀等进行相关危险因素排查检修。在冬季或低温地区,飞机起飞前可以在室内常温下进行一定时间的暖车,如发动机启动5分钟后再驶向室外,可以显著减少飞机发动机系统燃油渗漏情况的发生。还可以检修活门,及时对活门的封严等进行升级和加固,对封严进行定时更换等。对于高压涡轮间隙控制活门的伺服燃油漏油问题,可以采取定期翻修的解决措施,后期结合相应的服务通告进行改装和电子控制组件逻辑的系统升级。这种主动维修的理念为提高发动机安全使用性能和维护航班安全提供了广阔的思路和空间。

在第一次出现故障后更换了点火电嘴并完成了测试工作,而且测试有连续的点火声音。故障再次出现时,先后更换EIU、点火激励器和ECU,故障依旧。最终更换了点火导线排除了故障。如果能够掌握各部件在系统中的作用,就能避免故障的重复性出现,快速准确地排除故障,减少维修成本。同时也可以提高飞机的安全余度。

首先做地面FADEC不带转测试,如果故障信息被证实始终存在,首先考虑ECU及其导线束,可通过断开ECU侧HJ11(HJ12)插头,测量HPTACC活门对应插钉的电阻在标准范围内,以排除线路故障,锁定为ECU故障。根据各可能的故障部件关键重要度排序,得到排故检查顺序为:HPTACC活门、TCC传感器、引气管路、相关导线。按此顺序视情更换并进行测试,直至故障排除。

如果故障信息时有时无,根据关键重要度排序,依次检查并视情更换HPTACC活门、ECU、引气管路、相关导线。

结束语

本文简要介绍了该系列发动机的主要构件及其工作原理,此外还讨论了燃油系统典型故障的特征分析,针对以上对CFM56-5B发动机燃油系统的故障分析,我们提供了处理这些故障的应急措施。发动机的正常运行对于保障航班安全及排除故障能力具有重大的意义。在对飞机和系统原理特性充分掌握的基础上,结合手册灵活运用,才可以快速准确地诊断故障的源头所在,并采取相应的措施。在检查故障问题的工作中要抓住主要部分,由易而难循序渐进地进行尤其对一些关键部位和核心零件磨损的检查。论文研究结果对机组人员快速准确查找故障原因,做出相应的维修措施具有重要的指导意义。

参考文献

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