CFM56-7B发动机起动N2转速加速到慢车缓慢或悬挂故障分析

jagues 2020-02-13

展开全文

1. 故障概述

发动机起动N2转速上升缓慢加速至慢车或启动悬挂。

2 故障原因分析

由目标故障代号80-05 TASKS 805-806（Engine Start Slow N2 Acceleration To idle Or Hung Start）从FIM（故障隔离手册）手册找出故障的可能原因:

(1)HMU，M1823；

(2) VSV体系，可调导向叶片（VSV）的开度不足或可变放气活门（VBV）工作不正常；

(3)发动机本体结构；

(4)PS3管路；

(5)引气系统故障；

(6)发动机燃油泵。

2.1 HMU故障

发动机启动过程的燃油控制在很大程度上影响发动机的启动性能。CFM56-7B 发动机由 EEC计量启动所需要的燃油，而后通过控制 HMU 中的 FMV（燃油计量活门）的开度将燃油供到燃烧室燃烧。如果在发动机启动时，EEC计量或HMU控制故障，造成在某一转速下燃油流量偏高，燃烧室余气系数降低，燃气温度上升。燃气温度过高还会影响发动机的共同工作线向喘振边界移动，一方面使得压气机空气流量减小，燃气温度进一步上升，可能造成发动机的热启动。另一方面，压气机空气流量减小，剩余功率降低，从而还可能造成发动机的启动悬挂。反之，发动机在某一转速下燃油流量偏低，涡轮的输出功率下降，造成剩余功率不足同样会引起发动机的启动悬挂。在实际发动机工作中，由于EEC或HMU硬件故障造成燃油流量偏高或偏低进而引起发动机热启动或启动悬挂的可能性较小。但是如果发动机在上次启动时点火失败造成燃烧室内有积油，则在下次启动发动机时燃烧室内局部富油，从而可能造成发动机热启动或启动悬挂。

2.2 VSV体系故障

发动机在启动时，由于压气机转速低，工作在其低效率特性区，因此需要改变压气机流道的可变几何位置以提高压气机在该区域的工作效率，这样不仅可以减少压气机所消耗的功率，也能提高涡轮输出功率。对于 CFM56-7B发动机，在其启动时主要是通过控制VSV（可调静子叶片）的开度从而控制转子叶片的进气攻角以提高HPC（高压压气机）的效率。同时，VSV的开度还控制了流过核心机的空气流量从而进一步提高压气机的喘振裕度。因此，如果在启动时 VSV控制有误，HPC的效率下降，HPC消耗的功率增加。同时由于压气机增压比的下降还将进一步降低涡轮功率，以上因素均会造成剩余功率下降，进而可能引起发动机的启动悬挂。如果VSV控制有误造成流过核心机的空气流量减小，燃烧室余气系数降低加上燃气冷却不足，还可能造成发动机热启动。

2.3 发动机本体结构

在发动机使用过程中，由于压气机和涡轮叶片的腐蚀和磨损，叶尖和机匣间径向间隙的增加，甚至FOD（外物损伤）/DOD（内物损伤）均会造成压气机和涡轮的效率下降。压气机效率下降，压气机空气流量下降，燃烧室余气系数降低和燃气冷却不足，可能造成发动机的热启动。同时，压气机效率下降，增加了压气机消耗的功率，降低了涡轮输出功率；如果涡轮效率下降还将进一步降低涡轮功率，以上因素均造成剩余功率下降，进而可能引起发动机的启动悬挂。

2.4 PS3管路故障

PS3就是高压压气机出口的静压。显然这些气体下一步就进入燃烧室了。同过这个压力，ECU可以感知进入到燃烧室的气量，从而调节HMU中FMV的开度来控制发动机供油和转速。当然，这个参数还可以用来评估发动机是否有足够的压力来提供给ECS系统和防冰系统，同样会影响供油和转速。检查PS3管是否安装正确，是否堵塞，是否磨损漏气。

2.5引气系统故障

通常机组起动发动机时，先起动右发动机再起动左发动机，同时驾驶舱左右发动机的引气电门ON位、引气隔离活门 AUTO位、左右组件电门 OFF位，机组起动右发动机后，引气隔离活门处于打开位置，因此起动左发动机的气压动力可以直接来自APU引气，也可以直接来自右发动机的引气。当APU引气可用时，APU 引气压力（约 38psi)远大于慢车时右发动机高压级引气压力（约22psi)，右发动机在高压级调节器反流作用下关闭高压级活门和压力调节关断活门。如果高压级调节器的反流机构工作不正常无法关闭高压级活门或高压级活门不能正常受控关闭，此时发动机引气电门在 ON位，引气调节关断活门(PRSOV)由于受压力控制依然打开APU的引气就从打开的PRSOV、高压级活门进人右发动机，引气压力因此降低，从而引起左发动机起动悬挂。因此，右发动机的高压级调节器失效才是导致左发动机起动悬挂的主要原因。