1號或2號發(fā)動機(jī)反推顯示丟失航空發(fā)動機(jī)綜合課程設(shè)計

1、航空發(fā)動機(jī)綜合課程設(shè)計航空工程學(xué)院航空發(fā)動機(jī)綜合課程設(shè)計題 目 loss of the thrust reverser indication on engine 1 or 2 1號或2號發(fā)動機(jī)反推顯示丟失 作者姓名 專業(yè)名稱 2010級熱能與動力工程 指導(dǎo)教師 魏武國 提交日期 答辯日期 目 錄第1章 cfm56-5b發(fā)動機(jī)介紹11.1 概述11.2 發(fā)動機(jī)特點(diǎn)2第2章 反推系統(tǒng)32.1 概述32.2 反推控制系統(tǒng)42.3 反推顯示系統(tǒng)52.4 反推裝置62.4.1 阻流門鎖扣82.4.2 阻流門液壓作動筒92.4.3阻流門位置開關(guān)102.4.4 液壓控制組件（hcu）12第3章 反推系統(tǒng)分析

2、143.1 反推系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖143.2 反推系統(tǒng)功能框圖15第4章 故障分析164.1 故障描述164.2 可能原因164.2.1 dmc-1故障174.2.2 阻流門鎖扣故障174.2.3 阻流門作動筒故障174.2.4 阻流門位置開關(guān)故障174.2.5 反推器hcu故障174.3 故障樹184.4 排故流程圖19參考文獻(xiàn)20 縮 寫英文縮寫英文及中文含義ecuengine control unit 發(fā)動機(jī)控制組件cpucontrol processing unit 控制處理組件dacdouble annular combustor 雙環(huán)腔燃燒室eiuelectronic interface

3、 unit 電子接口組件ecuelectronic control unit 電子控制組件hcuhydraulic control unit 液壓控制組件secspoiler elevator computer 擾流板升降舵計算機(jī)sovshut off valve 關(guān)斷活門ecamelectronic centralized aircraft monitoring飛機(jī)電子中央監(jiān)控tlathrottle lever angle 油門桿角度dmcdisplay management computer 顯示管理計算機(jī)26 第1章 cfm56-5b發(fā)動機(jī)介紹1.1 概述cfm56-5b發(fā)動機(jī)是cfm公

4、司生產(chǎn)的一款雙轉(zhuǎn)子，可調(diào)靜子葉片，高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。風(fēng)扇和4級低壓壓氣機(jī)由4級低壓渦輪驅(qū)動，9級高壓壓氣機(jī)由1級高壓渦輪驅(qū)動(參照圖1-1)。環(huán)形燃燒室將燃油和壓縮空氣的混合物燃燒轉(zhuǎn)化成為能量驅(qū)動渦輪。附件驅(qū)動系統(tǒng)從高壓轉(zhuǎn)子獲得能量來驅(qū)動發(fā)動機(jī)附件。飛機(jī)著陸時使用的反推是使用風(fēng)扇氣流的冷氣流反推。圖1-1 cfm56-5b發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.2 發(fā)動機(jī)特點(diǎn)cfm56-5b發(fā)動機(jī)主要有以下特點(diǎn)： 1、在cfm56系列發(fā)動機(jī)中擁有最大的風(fēng)扇增壓比。 2、改進(jìn)了發(fā)動機(jī)控制組件（ecu）和控制處理組件（cpu）。3、首次在商業(yè)應(yīng)用中使用雙環(huán)腔燃燒室（dac）。為了適應(yīng)空中客車a321的需求，cfm5

5、6-5b系列在-5a系列上進(jìn)行了改進(jìn)，推力能夠達(dá)到22,000至33,000磅（98至147千牛）之間。這一型號同時也能使用于其他a320家族成員（a318/a319/a320）并能取代cfm56-5a。其最顯著的改進(jìn)是一個能減少氮氧化物等污染物排放的雙環(huán)腔燃燒室，新的風(fēng)扇，更長的風(fēng)扇外殼和新增的第四級低壓壓氣機(jī)。cfm56-5b發(fā)動機(jī)在20世紀(jì)九十年代中期首次使用了雙環(huán)腔燃燒室（dac）技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)減少氮氧化物排放量高達(dá)45%。cfm56-5b系列是在空中客車上使用最廣泛的cfm56發(fā)動機(jī)。cfm56-5b系列發(fā)動機(jī)不同型號技術(shù)數(shù)據(jù)及對應(yīng)機(jī)型如下表所示：表1-1 cfm56-5b系列發(fā)動機(jī)

6、對比表型號推力涵道比壓縮比使用機(jī)種cfm56-5b130,000 lbf (130 kn)5.535.4空中客車a321cfm56-5b231,000 lbf (140 kn)5.535.4空中客車a321cfm56-5b333,000 lbf (150 kn)5.435.5空中客車a321cfm56-5b427,000 lbf (120 kn)5.732.6空中客車a320cfm56-5b522,000 lbf (98 kn)6.032.6空中客車a319cfm56-5b623,500 lbf (100 kn)5.932.6空中客車a319cfm56-5b727,000 lbf (120 k

7、n)5.735.5空中客車a319/319cjcfm56-5b821,600 lbf (96 kn)6.032.6空中客車a318cfm56-5b923,300 lbf (100 kn)5.932.6空中客車a318第2章 反推系統(tǒng)2.1 概述在飛機(jī)著陸滑行時風(fēng)扇反推組件使用發(fā)動機(jī)的部分排氣能量為飛機(jī)提供附加氣動阻力，縮短飛機(jī)滑行距離同時減輕剎車磨損。風(fēng)扇反推組件由發(fā)動機(jī)上的液壓泵驅(qū)動。反推組件由駕駛艙里相應(yīng)發(fā)動機(jī)油門桿上的反推手柄控制?？刂仆ㄟ^兩條獨(dú)立的電路實(shí)現(xiàn)。第一條電路是eiuecuhcu，第二條是sec靜態(tài)繼電器sov。反推系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示。圖2-1反推系統(tǒng)示意圖反推系統(tǒng)主要包

8、括以下三個子系統(tǒng)：1、 反推控制系統(tǒng)2、 反推裝置3、 反推顯示系統(tǒng)2.2 反推控制系統(tǒng)反推裝置是由駕駛艙里的油門控制桿進(jìn)行控制的，控制只能當(dāng)飛機(jī)在地面上時操作。控制桿位置如圖2-2(a)所示。 ( a ) ( b )圖2-2 油門控制桿及反推桿當(dāng)反推控制桿被拉動時，油門控制桿可以在反推選擇區(qū)域內(nèi)向后運(yùn)動，如圖2-2（b）所示。反推由電子控制組件（ecu）控制。當(dāng)油門控制桿在反推選擇區(qū)域內(nèi)運(yùn)動時，控制桿通過擾流板升降舵計算機(jī)（sec）和靜態(tài)繼電器控制關(guān)斷活門（sov）打開，參見圖2-1。電子控制組件（ecu）整合油門控制桿選擇產(chǎn)生的反推命令邏輯，反推位置反饋和地/空構(gòu)型，計算馬赫數(shù)，最終向壓力

9、活門和換向活門發(fā)送一個指令信號。從ecu到換向活門的信號會反饋給一個抑制繼電器，抑制繼電器由電子接口組件（eiu）根據(jù)油門桿位置進(jìn)行控制。ecu的每個通道都可以控制和監(jiān)視反推裝置。反推作動筒的液壓壓力源由正常液壓系統(tǒng)提供，其中1號發(fā)動機(jī)壓力源由液壓綠系統(tǒng)提供，2號發(fā)動機(jī)壓力源由液壓黃系統(tǒng)提供。在阻流門運(yùn)動的過渡態(tài)ecu控制發(fā)動機(jī)處于慢車狀態(tài)。2.3 反推顯示系統(tǒng)圖2-3反推顯示在駕駛艙內(nèi)位置反推系統(tǒng)和反推工作順序通過飛機(jī)電子中央監(jiān)控系統(tǒng)（ecam）的上顯示組件進(jìn)行監(jiān)控（位置如圖2-3），能對警告和“反推”進(jìn)行顯示。壓力開關(guān)、收上位開關(guān)和放下位開關(guān)的相關(guān)信息都會被送往ecu。下列故障被檢測到時會

10、在ecam上出現(xiàn)警告信息，并且這些警告在飛機(jī)放行中是不允許放行的：a：反推收上位顯示飛行中在反推收上出現(xiàn)故障的情況下ecam會顯示警告。一個琥珀色的“反推”顯示將會出現(xiàn)：它先閃爍9秒鐘時間，然后保持靜止。當(dāng)反推收上位通過其他方法能夠保持時，這個故障不會影響收上位的工作。b：反推工作顯示（1） 放下順序 在地面上反推放下過程中一個琥珀色的“反推”顯示會在ecam上，此時n1轉(zhuǎn)速刻度會出現(xiàn)在顯示器中央并且至少有一個反推阻流門處于非收上或者是解鎖狀態(tài)（行程大于1%）。當(dāng)反推阻流門完全放下并且最大反推可以由ecu控制時這個顯示會變成綠色。（2） 收上順序 在反推收上過程中，當(dāng)其中一個阻流門行程小于95

11、%時顯示會由綠色變成琥珀色，當(dāng)所有阻流門都收上后顯示消失。圖2-4 反推顯示2.4 反推裝置圖2-5 反推裝置風(fēng)扇反推裝置位于風(fēng)扇機(jī)匣的下游。一個與發(fā)動機(jī)風(fēng)扇后機(jī)匣相連的轉(zhuǎn)接環(huán)將發(fā)動機(jī)與反推器本身相連。反推器有以下兩種構(gòu)型：1、直接推力構(gòu)型在直接推力構(gòu)型下，整流包皮遮蓋阻流門，以最小的推力損失為風(fēng)扇氣流提供流通通道。2、反推構(gòu)型在反推構(gòu)型下，阻流門打開堵塞風(fēng)扇氣流通道；風(fēng)扇氣流通過反推器從發(fā)動機(jī)側(cè)面噴出，產(chǎn)生的向前的氣流分量提供反推力。 如圖2-5所示，反推器由分開的兩半通道構(gòu)成。這兩部分通道鉸接在發(fā)動機(jī)掛架上，合抱在風(fēng)扇機(jī)匣的后方外層法蘭上，在發(fā)動機(jī)底部中心線處鎖扣在一起。每一半反推都通過三

12、個鉸鏈支撐在發(fā)動機(jī)掛架上。這些鉸鏈和通過反推器上方的機(jī)加工鋁梁是一體的。反推器整體上可分為內(nèi)外兩層。圖2-6反推器內(nèi)外層構(gòu)造（1） 外層 外層部分形成了風(fēng)扇氣流的外部輪廓。在收上位時阻流門是發(fā)動機(jī)外部整流罩的一部分。反推外層使用蜂窩狀復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。（2） 內(nèi)層 反推內(nèi)層形成了風(fēng)扇氣流的內(nèi)部輪廓。反推器內(nèi)層壁板在前端有四個魚鱗片進(jìn)氣口，允許風(fēng)扇通道內(nèi)冷氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)核心機(jī)部件。這些進(jìn)氣孔和低壓渦輪冷卻系統(tǒng)引氣一起向發(fā)動機(jī)核心部件提供冷卻和通氣。2.4.1 阻流門鎖扣圖2-7 阻流門鎖扣反推裝置上有四個鎖扣，每個阻流門上一個。鎖扣與反推前部框架上的作動筒相鄰，使阻流門保持在收上位。四個鎖扣相互串聯(lián)

13、，由hcu（液壓控制組件）提供液壓能。每個鎖扣包括以下部分：1、 一個由兩個彈簧保持在開鎖位的鎖鉤2、 一個同兩個彈簧一起作用保持鎖鉤在鎖定位的桿件3、 一個液壓作動筒4、 一個液壓活門鎖扣作動所需的最小液壓壓力為45到65巴（640-925psi）。a：阻流門開鎖順序（放下時）：在壓力作用下鎖扣作動筒推動桿件。在作動筒行程末段，活塞桿給鎖扣施加很大的力。桿件此時位置不干擾鎖鉤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在阻流門作動筒和氣動載荷的作用下阻流門離開收上位，此時鎖鉤由兩個桿件保持在開鎖位。b：阻流門上鎖順序（收起時）：在阻流門放到位后，鎖鉤液壓作動筒活塞桿收回。在彈簧作用下作動筒內(nèi)液壓油流出。2.4.2 阻流門液

14、壓作動筒圖2-8 阻流門作動筒反推裝置上有四個液壓作動筒，通過球鉸鏈組件安裝在反推裝置前框架上。它們組成了一個雙向差動組件，由hcu提供液壓能。阻流門作動筒有四個不同功能：1、 放下阻流門2、 收上阻流門3、 保證阻流門在放下位二次鎖定4、 保證阻流門在放下的最后能降低轉(zhuǎn)動速度圖2-9 作動筒構(gòu)造a：作動筒放下順序：作動筒開始時在風(fēng)扇氣流直流位置，是鎖定的。在阻流門放下指令下液壓壓力供應(yīng)給作動筒活塞桿一側(cè)（圖2-9中b腔）。液壓軟管位于作動筒頭部，然后液壓壓力通過中央軟管和一個與b腔連通的中央腔向b腔供壓。在阻流門鎖扣開鎖后作動筒頭部腔室（a腔）液壓由hcu提供。a腔b腔的壓力是相等的但是活塞

15、兩邊的面積不同，因此作動筒活塞桿可以向外伸出打開阻流門。以206巴的壓力（2987psi）可以推動的負(fù)載大約是6840n（15.38磅力）。作動筒行程是260mm(10.24英寸)。b：作動筒收上順序：作動筒開始時在反推氣流位置。當(dāng)收起命令發(fā)出后高壓壓力進(jìn)入b腔，此時a腔和壓力回油油路連通。在限流器內(nèi)液壓推動滑動環(huán)移動，因此液壓油在收起剛剛開始時可以高速流動?；赜蛪毫κ?5巴（217.5psi）。得到的收上力為23050n（51.82磅力）。c：阻流門鎖扣失效：如果阻流門鎖扣壞了，作動筒的內(nèi)部鎖會防止阻流門離鎖上位打開超過1/2英寸。這個距離足夠觸動“收上解鎖”開關(guān)向駕駛艙發(fā)出失效指示。ecu

16、邏輯同樣會評估這個信號。如果反推放下沒有選定，hcu壓力開關(guān)會被指令打開，向阻流門收上作動筒供壓。2.4.3 阻流門位置開關(guān) （a） ( b )圖2-10 阻流門位置開關(guān)阻流門位置開關(guān)分為阻流門放下位開關(guān)（如圖2-10a）和阻流門收上位開關(guān)（如圖2-10b）兩種，用來將阻流門的位置信息轉(zhuǎn)化成電信號反饋給ecu。（1）放下位開關(guān)阻流門的放下位會被兩個反推器雙位開關(guān)測量到：一個負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)右側(cè)的兩個阻流門，一個負(fù)責(zé)左側(cè)的兩個阻流門。放下位開關(guān)位于發(fā)動機(jī)反推3點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘方向的梁上。一個開關(guān)包含兩個單體，每一個單體負(fù)責(zé)一個ecu通道。開關(guān)內(nèi)的連接線由油脂包裹，防止震動導(dǎo)致的磨損。單體是由氣密外殼封裝的

17、，并且包含一個補(bǔ)償系統(tǒng)，使它們能在過壓（高達(dá)2巴壓強(qiáng)）情況下使用。這些開關(guān)通過電接線盒和ecu相連。對于每扇門，開關(guān)里的單體一個連通ecu的a通道，另一個連通b通道。所有的阻流門都是由電路串聯(lián)的。當(dāng)阻流門到達(dá)它95%的行程，電路就會閉合。電特性：1、 開路電壓：5到50v直流電。2、 最小開路電阻：0.1兆歐。3、 電流：2到10ma.4、 最大回路電阻：5歐姆。工作原理： 放下過程中的阻流門帶動開關(guān)，當(dāng)阻流門放到95%位置時，放下位開關(guān)閉合。兩個放下位開關(guān)是串聯(lián)的，只有當(dāng)兩個開關(guān)都閉合了，ecu才會接收到“所有阻流門已放下”的信息。（電路圖參見圖2-11右圖）圖2-11 收上位和放下位開關(guān)電

18、路圖（2）收上位開關(guān)： 反推器的收上位置是由4個單位開關(guān)測量的。每個阻流門有一個收上位開關(guān)，位于前框架后部靠近阻流門鎖扣的位置。 這些開關(guān)各包含兩個單體，每個單體負(fù)責(zé)ecu的一條通道。開關(guān)內(nèi)連接線同樣由油脂包裹，防止磨損。單體是由氣密外殼封裝的，并且包含一個補(bǔ)償系統(tǒng)，使它們能在過壓（高達(dá)2巴壓強(qiáng)）情況下使用。 所有收上位開關(guān)都是并聯(lián)的。在阻流門位于0.9%的平齊位置時，開關(guān)內(nèi)單體就會閉合。電學(xué)特性與放下位開關(guān)相同。工作原理：初始狀態(tài)下電路1開路，電路2閉合。當(dāng)收上阻流門到達(dá)0.9%的平齊位置時，電路1閉合，電路2斷開。ecu接受到“阻流門已收上”信息。2.4.4 液壓控制組件（hcu）圖2-1

19、2 液壓控制組件液壓控制組件控制流向反推器鎖扣作動筒和阻流門作動筒的液壓?？刂菩盘柡头答佇盘柾l(fā)動機(jī)ecu交換。hcu安裝在反推器前框架上（位置見圖2-5）。hcu包括以下部件：1、 壓力活門和機(jī)械抑制2、 換向活門3、 限流器4、 排氣活門5、 壓力開關(guān)6、 油濾和堵塞顯示7、 單向限流器8、 加熱層液壓黃系統(tǒng)或液壓綠系統(tǒng)給hcu提供液壓源。hcu功能有：1、 向所需液壓系統(tǒng)供應(yīng)壓力（通過液壓活門實(shí)現(xiàn)）2、 控制阻流門收上速度（通過限流器實(shí)現(xiàn)）3、 向阻流門鎖扣提供液壓（通過換向活門電磁閥實(shí)現(xiàn)）4、 向阻流門作動筒通過液壓（通過換向活門實(shí)現(xiàn)）駕駛艙內(nèi)反推收上或是放下的控制向發(fā)動機(jī)ecu發(fā)送一

20、個控制信號。發(fā)動機(jī)ecu向反推器hcu壓力活門和換向活門各發(fā)送一個信號。只有當(dāng)ecu接收到發(fā)動機(jī)功率處于反推位置時才會向hcu發(fā)送命令信號。對應(yīng)電磁活門狀態(tài)如下圖所示：表2-1電磁活門與反推對應(yīng)狀態(tài)表反推狀態(tài)壓力活門電磁閥狀態(tài)換向活門電磁閥狀態(tài)正常推力狀態(tài)關(guān)斷狀態(tài)關(guān)斷狀態(tài)阻流門放下過程激勵狀態(tài)激勵狀態(tài)反推狀態(tài)關(guān)斷狀態(tài)激勵狀態(tài)阻流門收起狀態(tài)激勵狀態(tài)關(guān)斷狀態(tài)第3章 反推系統(tǒng)分析3.1 反推系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖3-1 反推系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 飛機(jī)上任何一個系統(tǒng)都有若干子系統(tǒng)和更小的組件組成。通過對反推系統(tǒng)的相關(guān)資料查詢和整理，得出了上圖（圖3-1）的結(jié)構(gòu)框圖。在反推系統(tǒng)框圖中可以看出反推系統(tǒng)的三大分系統(tǒng)及其主

21、要構(gòu)成組件。能夠?qū)Ψ赐葡到y(tǒng)的相關(guān)故障在結(jié)構(gòu)部分有一個清晰的了解。由于故障現(xiàn)象為反推顯示問題，故根據(jù)與故障現(xiàn)象聯(lián)系的密切程度，主要對反推裝置本身和反推顯示系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，對反推控制系統(tǒng)不做過多說明。3.2 反推系統(tǒng)功能框圖圖3-2 反推系統(tǒng)功能框圖根據(jù)反推系統(tǒng)部分的資料分析畫出了該系統(tǒng)的功能框圖（即上圖3-2）。在功能框圖中能清晰地看出信號在整個系統(tǒng)各主要組件之間的傳遞。能幫助對反推系統(tǒng)中的故障進(jìn)行分析和排故。根據(jù)框圖能看出反推命令信號由駕駛艙內(nèi)的油門桿發(fā)出，經(jīng)過油門桿角度解算器變?yōu)殡娦盘?，途徑電子接口組件（eiu）進(jìn)入電子控制組件（ecu），轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號給反推系統(tǒng)液壓控制組件（hcu

22、），hcu將電信號轉(zhuǎn)化成液壓信號給阻流門作動筒和阻流門鎖鉤作動筒，在作動筒驅(qū)動下阻流門根據(jù)命令放下或收上，同時收上或放下到規(guī)定位置后觸動位置開關(guān)產(chǎn)生電信號反饋給ecu，ecu處理信號后傳給顯示管理計算機(jī)（dmc），最終在飛機(jī)電子中央監(jiān)控系統(tǒng)（ecam）的上顯示組件上進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)駕駛員對阻流門位置及狀態(tài)的監(jiān)控。第4章 故障分析4.1 故障描述 loss of the thrust reverser indication on engine 1 or 2。 1號或2號發(fā)動機(jī)反推顯示丟失。 反推顯示丟失是指當(dāng)駕駛員將油門桿推到反推位打開或關(guān)閉反推時，“rev”的相關(guān)顯示沒有在ecam的上顯示器上出

23、現(xiàn)。 故障危害：當(dāng)反推信息無法顯示時，駕駛員無法通過顯示了解反推打開、關(guān)閉的狀況。不利于對應(yīng)執(zhí)行的操作做出正確判斷，在一定程度上會影響飛行安全。當(dāng)反推顯示故障沒有排除前，飛機(jī)是不允許放行的。4.2 可能原因1、1號dmc故障（1wt1）2、右上方阻流門鎖扣故障（3002km1）右下方阻流門鎖扣故障（3002km2）左上方阻流門鎖扣故障（3002km3）左下方阻流門鎖扣故障（3002km4）3、上阻流門故障下阻流門故障4、右上方阻流門作動筒故障（3001km1）右下方阻流門作動筒故障（3001km2）左上方阻流門作動筒故障（3001km3）左下方阻流門作動筒故障（3001km4）5、阻流門位置開關(guān)故障6、反推器hcu故障（4101ks）4.2.1 dmc-1故障 發(fā)動機(jī)反推信號傳給ecu后，ecu處理后傳給1號dmc，dmc-1將反推數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示信號在飛機(jī)電子中央監(jiān)控系統(tǒng)（ecam）的上顯示器進(jìn)行顯示。如果1號dmc出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致反推信號無法顯示。4.2.2 阻流門鎖扣故障 阻流門鎖扣在鎖扣作動筒的作用下實(shí)現(xiàn)對阻流門的鎖定和解鎖。阻流門鎖扣一般處于鎖定狀態(tài)，當(dāng)阻流門鎖扣出現(xiàn)故