发动机VBV故障引起的EGT超温的分析

  仪器信息网 ·  2009-08-02 21:40  ·  27635 次点击
现代大型民用客机大多采用双转子涡轮风扇发动机作为飞行动力装置,在发动机运转中,连接高压转子的高压压气机(HPC)与连接低压转子的低压压气机(LPC)之间常常会产生不匹配,厂商设计了可变放气活门系统(VBV)。
VBV系统在发动机运转中起着至关重要的作用,在发动机恒速运转和加速运转过程中,它直接被可调压气机静子叶片(VSV)的角形调节点控制:低转速时,低压压气机提供的压缩气流大大超过核心机所需利用的气流,这时VBV活门打开,将多余的压缩空气放出核心机;高速运转时,VBV活门关闭,这样低压压气机的压缩空气充分进入核心机,以满足发动机运转的需要。当发动机减推力时,VBV活门打开,快速减推力时,VBV活门全开,将低压压气机(LPC)的压缩空气排出核心机,这时VBV起着增加LPC内的空气流动和改善LPC和HPC之间的匹配作用。
VBV作动系统包括一个燃油传动马达装置位于9点钟位置,一个主VBV活门以及11个随动门,这12个VBV活门均匀分布在LPC上,在燃油传动马达与主VBV活门之间装有机械止动装置,一根主柔性轴穿过机械止动装置连接传动马达和主VBV活门,在12个VBV活门之间通过11根柔性轴连接,一个VBV位置传感器(RVDT)安装在机械止动装置上,在RVDT与主VBV活门之间连有一根力反馈杆。VBV是由电子控制组件(ECU)控制、液压机械式燃油控制器(HMU)供给高压燃油到燃油传动马达作动的。
VBV作动系统通过燃油传动马达、主VBV活门以及11个VBV随动门提供一个角形输出,ECU的命令使这12个VBV活门开、关或是保持在某个中间位置。在VBV工作过程中,系统完成4个主要功能:ECU控制HMU给出不同的燃油压力到燃油传动马达,传动马达的运动最终导致VBV活门的作动,使VBV活门到达某个指定位置;这12个VBV活门都是机械同步作动的;在工作结束时由机械止动装置来限制VBV活门的位置;VBV位置传感器提供一个反馈信号给ECU。当VBV活门到达指定位置时,ECU控制燃油在零位或最小开度来减缓燃油传动马达的速度,从而使VBV作动系统以较小的冲击力啮合在机械止动装置上,利用机械止动装置可以使VBV活门的最终位置在关闭时不超过VBV作动筒单圈行程的0.3%、在打开时不超过VBV活门作动筒单圈行程的1%,所有这些过程是机械同步的。
在一次飞机航后飞行员反映飞行中听不到右发放炮声,并有排气温度(EGT)超温。打开发动机检查,发现在9点半钟位置,一根连接VBV活门的柔性轴绞断,检查VBV活门有卡阻现象,对发动机做内窥镜检查未见异常,于是更换VBV活门以及柔性轴,故障排除。
VBV活门发生卡阻,造成柔性轴绞断,使一半VBV活门不能关闭或打开。在发动机大推力时,压缩空气从VBV活门溢到外涵道,这时核心机运转得不到充分的压缩空气,从而影响燃烧室的正常工作以及由HPC提供冷却气源的高压涡轮主动间隙控制(HPTACC)系统的工作,最终导致EGT超温;在减推力时,多余的压缩气流不能全部排出核心机,阻碍了LPC内的空气流动,导致LPC与HPC之间的不匹配,造成发动机喘振。
鉴于VBV发生故障可能造成严重后果,建议今后应加强对VBV系统的检查,检查调节所有VBV活门在基准关闭位,检查VBV机械止动装置在关位,目视检查VBV活门,活门封严及柔性轴无损坏,用专用工具从两个方向人工转动VBV,确信VBV工作流畅、自如、无卡阻现象。

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