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CFM56-7B型发动机装载于B737NG系列飞机上,波音737飞机是目前全世界运用最为广泛的民用客机。其飞机本体和其上装载的发动机都是极其复杂的部件,对其工作流程和各系统的工作模式进行控制,是一个比较复杂的工作。本文以CFM56-7B发动机的燃油系统为模型进行简述发动机的控制系统。
发动机燃油和控制系统计算产生指令的推力需要的燃油量。然后发动机燃油和控制系统计量燃油并把燃油喷入燃烧室。发动机燃油和控制系统也输送必要的燃油至发动机空气系统,这样发动机运转有效而稳定。
发动机燃油控制所有的部件都在发动机上。飞机燃油系统供给燃油至发动机燃油和控制系统。飞机既给发动机燃油系统提供也接受数字和模拟控制数据。发动机燃油和控制系统使用这些数据控制发动机并把发动机情况送至飞机的其它系统。
发动机燃油和控制系统有三个分系统:1)燃油分配:2)燃油控制;3)燃油指示。
1)燃油分配
发动机燃油分配系统供给燃油供发动机燃烧和伺服系统操作。飞机燃油系统供油给发动机燃油分配系统。以下是发动机燃油分配系统的主要部件,包括:燃油泵组件、整体传动交流发电机滑油冷却器。
发动机燃油泵组件从飞机燃油系统接受燃油。发动机燃油泵组件供给增压的燃油至液压机械装置的伺服和计量部分。燃油滤清洁流向液压机械装置的燃油。燃油从燃油泵流至整体传动交流发电机滑油冷却器,然后流至滑油/燃油热交换器。从滑油/燃油热交换器出来的燃油流回到燃油泵组件。这样燃油变成高压燃油。这高压燃油流至液压机械装置,一部分的高压燃油在流至HMU之前流过伺服燃油加温器。
其它部分的高压燃油在HMU中成为计量过的燃油。燃油泵总是提供比HMU能够使用的更多的燃油到HMU。HMU未能使用的燃油(旁路燃油)就返回流到整体传动交流发电机(IDG)滑油冷却器。这部分燃油回到燃油泵。计量过的燃油流径燃油流量传感器。从燃油流量传感器出来,计量燃油流过燃油喷嘴油滤。
燃油从燃油喷嘴油滤流至燃油喷嘴。燃油喷嘴供给雾化的燃油至发动机燃燒室。
2)燃油控制
1.概述
发动机控制系统控制发动机运转的燃油流量。这些是发动机控制系统的主要部件:1)飞机数据接口;2)传感器;3)发动机电子控制器(EEC)i4)液压机械装置(HMU)。
发动机电子控制器(EEC):是发动机燃油和控制系统的主要部件。
控制显示系统/显示电子装置1或2:EEC通过公用显示系统显示电子装置(DES)从许多飞机系统接收数据。EEC发送发动机系统数据至飞机。所有这些数据通过DEUI和DEU2发送。
自动油门计算机:从EEC接收推力解算器角度(TRA)和发动机最大推力额定数据。自动活门计算机使用这些数据计算推力杆角度(TLA)。自动油门计算能够操作推力杆。
驾驶舱:在驾驶舱内的某些操纵系统直接供给控制数据至发动机上的一些部件。
2.CFM56-7B型发动机FADEC系统组成
FADEC系统在发动机限制内,输送相应于产生要求推力所需要的燃油到燃烧室,以及用于发动机空气系统的液压控制和数据的指示,包括:主燃油泵系统、滑油系统、放气活门控制系统、变几何位置做动(导叶安装角、压气机静子叶片安装角)系统、叶尖间隙主动控制系统、传感器、专用电源发电机以及电子控制器等其它完整的控制系统。
3.系统功能
通过飞机和发动机上的传感器信号实现了对燃油系统的分配与控制,进而实现对推力的管理——不用驾驶员操作,可以自动调节推力;实现发动机的稳态和瞬态的限制保护——转子转速保护和发动机排气温度的监视。
通过利用反馈的位置信号实现对发动机执行机构的闭环控制,例如:燃油流量、VSV与VBV做动、涡轮间隙控制等;
通过自身携带的软件结合飞机和发动机上的各种传感器信号实现了飞机与发动机的状态的监控以及故障诊断、记录与隔离;
其它相关系统功能的实现如:启动、反推与灭火等操纵。
3)燃油指示
燃油指示系统有下列指示提供数据:1)燃油流量;2)已用的燃油;3)高压关断活门(HPSOV)的位置;4)燃油滤旁通。
下面是燃油指示系统的部件:1)燃油流量传感器:2)燃油流量指示控制电门;3)燃油滤压差电门;4)高压关断活门(HPSOV)。
通过EEC流量传感器给DEU提供燃油流量数据。EEC计算燃油流量,DEU计算已用燃油。燃油流量数据显示在主副发动机显示上。主发动机显示通常显示在中央上部显示组件(DU)上,副发动机显示通常显示在中央下部显示组件上。
燃油流量指示控制电门位于驾驶舱内的发动机显示控制面板上。该电门控制显示组件的发动机显示中的燃油流量指示和已用燃油指示。发动机显示控制板位于P2-2中央主面板上。燃油流量指示电门通常位于中央或RATE位置,弹簧可以将电门从其它两个位置弹回到RATE位。下面是燃油流量指示控制电门的三个位置:1)复位;2)流量;3)已用。
流量位是常用位置,指示燃油流量。已用位从常用流量指示变成已用燃油量,该量是从计数设零开始计的已用燃油量。已用燃油只用数字显示。模拟显示不显示已用燃油量。在指示控制电门回到流量位后几秒钟,已用油量指示返回到数字和模拟流量指示。
由于飞机燃油系统的主要功用是给飞机供油,其系统功用及其重要,因此燃油系统能否正常使用直接影响到飞机的飞行安全,相信随着科技的发展,更高效、具有更高可靠性的燃油控制系统会逐渐问世。
发动机燃油和控制系统计算产生指令的推力需要的燃油量。然后发动机燃油和控制系统计量燃油并把燃油喷入燃烧室。发动机燃油和控制系统也输送必要的燃油至发动机空气系统,这样发动机运转有效而稳定。
发动机燃油控制所有的部件都在发动机上。飞机燃油系统供给燃油至发动机燃油和控制系统。飞机既给发动机燃油系统提供也接受数字和模拟控制数据。发动机燃油和控制系统使用这些数据控制发动机并把发动机情况送至飞机的其它系统。
发动机燃油和控制系统有三个分系统:1)燃油分配:2)燃油控制;3)燃油指示。
1)燃油分配
发动机燃油分配系统供给燃油供发动机燃烧和伺服系统操作。飞机燃油系统供油给发动机燃油分配系统。以下是发动机燃油分配系统的主要部件,包括:燃油泵组件、整体传动交流发电机滑油冷却器。
发动机燃油泵组件从飞机燃油系统接受燃油。发动机燃油泵组件供给增压的燃油至液压机械装置的伺服和计量部分。燃油滤清洁流向液压机械装置的燃油。燃油从燃油泵流至整体传动交流发电机滑油冷却器,然后流至滑油/燃油热交换器。从滑油/燃油热交换器出来的燃油流回到燃油泵组件。这样燃油变成高压燃油。这高压燃油流至液压机械装置,一部分的高压燃油在流至HMU之前流过伺服燃油加温器。
其它部分的高压燃油在HMU中成为计量过的燃油。燃油泵总是提供比HMU能够使用的更多的燃油到HMU。HMU未能使用的燃油(旁路燃油)就返回流到整体传动交流发电机(IDG)滑油冷却器。这部分燃油回到燃油泵。计量过的燃油流径燃油流量传感器。从燃油流量传感器出来,计量燃油流过燃油喷嘴油滤。
燃油从燃油喷嘴油滤流至燃油喷嘴。燃油喷嘴供给雾化的燃油至发动机燃燒室。
2)燃油控制
1.概述
发动机控制系统控制发动机运转的燃油流量。这些是发动机控制系统的主要部件:1)飞机数据接口;2)传感器;3)发动机电子控制器(EEC)i4)液压机械装置(HMU)。
发动机电子控制器(EEC):是发动机燃油和控制系统的主要部件。
控制显示系统/显示电子装置1或2:EEC通过公用显示系统显示电子装置(DES)从许多飞机系统接收数据。EEC发送发动机系统数据至飞机。所有这些数据通过DEUI和DEU2发送。
自动油门计算机:从EEC接收推力解算器角度(TRA)和发动机最大推力额定数据。自动活门计算机使用这些数据计算推力杆角度(TLA)。自动油门计算能够操作推力杆。
驾驶舱:在驾驶舱内的某些操纵系统直接供给控制数据至发动机上的一些部件。
2.CFM56-7B型发动机FADEC系统组成
FADEC系统在发动机限制内,输送相应于产生要求推力所需要的燃油到燃烧室,以及用于发动机空气系统的液压控制和数据的指示,包括:主燃油泵系统、滑油系统、放气活门控制系统、变几何位置做动(导叶安装角、压气机静子叶片安装角)系统、叶尖间隙主动控制系统、传感器、专用电源发电机以及电子控制器等其它完整的控制系统。
3.系统功能
通过飞机和发动机上的传感器信号实现了对燃油系统的分配与控制,进而实现对推力的管理——不用驾驶员操作,可以自动调节推力;实现发动机的稳态和瞬态的限制保护——转子转速保护和发动机排气温度的监视。
通过利用反馈的位置信号实现对发动机执行机构的闭环控制,例如:燃油流量、VSV与VBV做动、涡轮间隙控制等;
通过自身携带的软件结合飞机和发动机上的各种传感器信号实现了飞机与发动机的状态的监控以及故障诊断、记录与隔离;
其它相关系统功能的实现如:启动、反推与灭火等操纵。
3)燃油指示
燃油指示系统有下列指示提供数据:1)燃油流量;2)已用的燃油;3)高压关断活门(HPSOV)的位置;4)燃油滤旁通。
下面是燃油指示系统的部件:1)燃油流量传感器:2)燃油流量指示控制电门;3)燃油滤压差电门;4)高压关断活门(HPSOV)。
通过EEC流量传感器给DEU提供燃油流量数据。EEC计算燃油流量,DEU计算已用燃油。燃油流量数据显示在主副发动机显示上。主发动机显示通常显示在中央上部显示组件(DU)上,副发动机显示通常显示在中央下部显示组件上。
燃油流量指示控制电门位于驾驶舱内的发动机显示控制面板上。该电门控制显示组件的发动机显示中的燃油流量指示和已用燃油指示。发动机显示控制板位于P2-2中央主面板上。燃油流量指示电门通常位于中央或RATE位置,弹簧可以将电门从其它两个位置弹回到RATE位。下面是燃油流量指示控制电门的三个位置:1)复位;2)流量;3)已用。
流量位是常用位置,指示燃油流量。已用位从常用流量指示变成已用燃油量,该量是从计数设零开始计的已用燃油量。已用燃油只用数字显示。模拟显示不显示已用燃油量。在指示控制电门回到流量位后几秒钟,已用油量指示返回到数字和模拟流量指示。
由于飞机燃油系统的主要功用是给飞机供油,其系统功用及其重要,因此燃油系统能否正常使用直接影响到飞机的飞行安全,相信随着科技的发展,更高效、具有更高可靠性的燃油控制系统会逐渐问世。