CFM565B油门杆解算器信号不一致航空发动机课设报告.docx

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CFM565B油门杆解算器信号不一致航空发动机课设报告

分类号

编号

UDC

密级

中国民航飞行学院

航空发动机综合课程设计

题目

1号发动机两个油门杆角度解算器信号不一致

DisagreebetweenthetwoTLA

ResolverSignalsonEngine1

作者姓名

陈乐

专业名称

飞行器动力工程

指导教师姓名及职称

刘爱中讲师

提交日期

答辩日期

年

月

日

1号发动机两个油门杆角度解算器信号不一致

学生：

陈乐指导教师：

刘爱中

摘要

本文根据AMM发动机维修手册和STM发动机排故手册对1号发动机两个油门杆角度解算器信号不一致这个问题进行了分析并拟写了该方案，对该问题的原因、危害、排故流程都一一做了详细的介绍。

希望本文对未来的机务工作有一定的帮助，并且引起各航空公司的重视。

关键词：

发动机，油门，解算器信号

DisagreebetweenthetwoTLAResolverSignalsonEngine1

Abstract:

AccordingtoAMMandSTM,thispaperanalyzestheproblemDisagreebetweenthetwoTLAResolverSignalsonEngine1andplanstowriteaTroubleshootingplan.Thecausesoftheproblem,theharm,andtheprocessofschedulinghavebeenintroduced.Ihopetohavesomehelpforthefuturemaintenancework,andcausedtheairline'sattention.

KeyWords:

engine，throttle，resolverSignals

第1章前言

1.1CFM56-5B发动机简介

CFM国际公司是由美国通用电气公司和法国SNECMA持股各半于1974年联合组成的合资公司，专门负责CFM56涡扇发动机的合作研制、生产和销售，总部设在巴黎。

通用电气公司负责总体设计、核心机和主控制系统，SNECMA负责低压系统、齿轮箱、附件综合和发动机安装，该公司被认为是国际合作的成功例子之一。

全球投入使用的CFM56系列发动机数量目前已经超过15000台。

结合了这两大公司的资源与工程、维修经验，在短短二十几年的时间里，靠着CFM56系列涡扇发动机，而跃居世界著名的发动机供应商之一。

CFM56发动机是由美国通用电气公司（GE）和法国国营航空发动机研究制造公司（SNECMA）共同组成的CFM国际公司（CFMI），在F101核心机技术的基础上，为适应20世纪80年代后国际军、民用飞机市场的需要而研制的100kN级高涵道比涡扇发动机。

CFM56-5B系列是用于波音737NG（737-600/700/800/900）和波音公务机（BBJ）的型号，起飞推力介于19,500至27,300磅（86.7至121千牛）之间。

相比其前驱型号CFM56-3系列，-7系列有更高的推力范围，较高效率和较低维护成本。

CFM56-5B发动机是CFM国际发动机公司上世纪90年代后期成功开发并投入使用的发动机，该发动机以其良好的经济性和可靠性成为新一代波音737飞机的唯一可选装动力装置。

在控制方式上该发动机采用当前较为先进的全权限数字电子控制技术，它具有控制精度高、故障包容能力强等特点，同时还具备较强的故障探溅能力．这为保证发动机安全稳定地工作提供了条件，使其真正成为“智能发动机”。

该发动机在结构设计上同早期的CFM56发动机相比采用了很多新技术：

风扇叶片采用后掠宽弦设计；压气机及涡轮转、静子叶片采用三维气动设计；同时，为了降低污染物的排放量为发动机提供了双环燃烧室选择等。

其基本机械构造和-3系列相同，但是空气动力特性得到提高，推力增加了11%，其噪声远远低于三级噪声标准，而且它还具有油耗低和维护费用低的特点。

该发动机从服役至今,其各项性能都表现良好，得到用户的一致好评。

1.2油门杆系统的重要性

航空发动机的油门杆系统主要有以下功用：

控制飞机的飞行速度：

油门杆控制组件通过感受推力杆推力信号，推力杆解算器解算推力，推力杆解算器向EEC提供推力指令信号，通过调节杆机械连接到EEC。

EEC再把信号给EIS,在发动机运转后可以通过CDU来观察油门杆的角度值。

反推力装置减速：

收油门着陆后立即打开反推力装置并加大油门。

由油门杆系统的功用和特点来看，油门杆系统对发动机和飞行安全有重大影响，研究发动机油门杆系统及常见故障，对保证发动机正常工作有非常重要的意义。

1.3课题研究的目的和意义

由于空中客车A320的竞争，波音在1997年开始生产第三代737——737NG系列（NextGeneration，意为“新一代737”，是相对于第二代737所言）。

737NG包括737-600/700/800/900。

是第二代737（737-300/400/500）的改进型，很多系统都有所变化，更先进、更易于维护、故障率更低、更经济。

B737NG在中国航空公司拥有的数量越来越多。

与旧型号相比除了飞机系统和电子电气方面的改进之外，发动机由原来的CFM56-3替换为CFM56-5B。

尤其是在发动机的推力控制方面由发动机推力控制的第二代（监控型）改进为第三代（FADEC）全权限控制，使整个发动机的控制较过去相比更加精确，同时在CDU（控制显示装置）中加装了发动机部分，使飞行人员查询和使用。

所以,波音737NG在我国民航界起着重要作用，CFM56-5B作为发动机，我们有必要重复了解这款发动机，以更好的保障飞机飞行安全。

第2章CFM56-5B发动机控制系统

CFM56-5B发动机控制方式上采用当前较为先进的全权限数字电子控制技术，这为保证发动机安全稳定地工作提供了条件。

2.1概述

组成发动机控制系统有：

油门控制器，HP燃油关断活门控制器，LP燃油控制器。

（1）油门控制杆

油门操作系统（如图2.1）是完全电动。

油门控制手柄驱动位置探测器。

位置探测器定位在驾驶舱中央操纵台之下。

分解器的两个专用于FADEC（FullAuthorityDigitalEngineControl发动机全权限数字控制）系统。

电子控制组件的每个通道从一个分解器接收模拟形式的位置信号。

图2.1油门控制系统

（2）ENG/MASTER控制电门

MASTER控制电门（如图2.2）与HP燃油关断活门和发动机接口组件（EIU）接合。

它直接控制燃油关断活门的关闭:

它激励电磁活门。

一个模拟信号通知EIU的MASTER控制电门位置。

EIU将数字信号传送到ECU。

ECU使用该信息以起动自动和手动发动机起动程序。

MASTER控制电门是面板115VU的一部分,电门替换需要拆卸面板115VU。

图2.2通过FADEC获取离散信号

（3）LP燃油关断活门控制器

LP燃油关断活门是电动控制的：

任意通过ENG面板上的ENG/MASTER控制电门，或者通过ENGFIRE按钮电门。

（4）部件位置

各部件位置参见表2.1，具体位置如图2.3所示。

表2.1部件位置

图2.3控制和指示部件位置

2.2CFM56-5B油门杆系统结构和功用

CFM56—5B发动机的油门杆系统包括：

推力杆，反推杆，自动推力关断按钮，连接杆，机械齿轮装置，以及油门控制组件，油门控制组件包含控制杆，电位计，角度解算器（RVDT旋转变压器），连接器等组成。

角度解算器（如图2.4）原理：

由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子（旋转一周）之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。

图2.4角度解算器电路图

电位计也称接触式绝对型角传感器，原理和旋转变压器相似。

当励磁绕组和感应绕组之间发生相对位移时，由于电磁耦合变化，感应绕组中感应电压随位移变化而变化。

油门操作系统（参见图2.5，2.6）包含：

油门操纵手柄，油门控制人工感觉组件，油门控制组件，电导线。

此外每个油门控制杆对应一个自动按钮电门。

这按钮电门适合用于自动推力功能的不激活和脱离。

油门控制器的设计是基于一个固定油门手柄概念，这意味油门控制手柄不是伺服机械化。

图2.5油门杆系统结构框图

图2.6油门杆控制系统图

2.2.1油门控制机械部分

油门控制杆（参见图2.7，2.8）包括：

一个油门控制杆有止动块装置和自动推力自动的脱开按钮电门，一个刻度的固定段，一个反推锁栓手柄。

油门控制杆移动超过一个范围从：

-20°TLA（反推满油门手柄止动块）到45°TLA（前满油门手柄止动块）。

一个中间机械止动块是配合在0°TLA。

当反推手柄拔起用于反推功率的选择时这止动块是超控。

一旦手柄选择返回到前推力区域,慢车止动块重新设定。

在前推力区域内,有二个卡位点：

-MAXCLIMB卡位点设定在25°TLA，MAXCONTINUOUS/FLEXTAKEOFF卡位点设定在35°TLA。

在反推油门范围,有一个卡位点：

-6°TLA,这位置对应反推装置命令和反推慢车设定的选择。

从-20°TLA到0°TLA,自动推力功能不能触发。

在中间油门范围（0°到35°TLA）,自动推力功能可能是起作用的，如接合的。

这范围对应于MAXCLIMB或MAXCONTINUOUS推力限制模式（除了FLEXTAKEOFF模式）的选择。

如自动推力未接通，发动机控制器是手动的。

图2.7通过FADEC获取油门控制离散信号

图2.8油门控制系统

在前范围（35°到45°TLA）内,自动反推功能不能触发（除了在攻角状况内）。

这范围对应于FLEXTAKEOFF/MAXTAKEOFF（GOAROUND）的选择。

油门控制手柄连到一个机械杆。

这杆驱动油门控制人工感觉装置的输入手柄。

2.2.2油门控制人工感觉装置

油门控制人工感觉装置（如图2.9所示）位于在驾驶舱中央操纵台下面。

人工感觉装置连接到发动机1

（2）油门控制杆和通过杆到发动机1

（2）油门控制装置。

人工感觉装置是一个提供一个载荷回馈到油门控制杆的摩擦系统。

人工感觉装置包含二个对称壳体，一个左和一个右。

每个壳体包含一个相同和独立机械装置。

组成每个机械装置是由：

一个摩擦刹车装置，一个齿轮组件，一个手柄组件，一个曲柄组件。

油门控制手柄运行传送到人工感觉装置和油门控制装置。

油门控制杆的线性运行是双臂曲柄变成一个旋转运行,双臂曲柄转摩擦刹车装置轴。

这运行旋转一个带轴有齿象限整体。

这有齿象限引起带一个盘的齿轮的相反旋转，它有四个卡位槽口。

每个凹口对应于一个油门控制杆设定,是可感觉的,如同一个在油门控制杆的摩擦点。

图2.9油门控制人工感觉装置

2.2.3油门控制装置

一个机械杆传送油门控制杆运行。

它连接油门控制人工感觉装置到油门控制装置的输入手柄。

油门控制装置（如图2.10，2.11，2.12所示）包含：

一个输入手柄，机械止动块限制角的范围，信号是专用于ECU的2个分解器（一个分解器经ECU的通道），6个电位计适合三对三（它们的信号使用通过飞机操纵系统），一个装置驱动分解器和电位计，一个销装置用于装配分解器和电位计，信号专用于EIU的1个电门，万一操纵装置故障一个安全设施引导分解器在正常操作范围之外，二个输出电插头。

图2.10油门杆角度电线束

图2.11控制组件-机械部份

图2.12推力控制器电源供给

输入手柄驱动二个面对面齿轮扇形件组装。

每个扇形件驱动它自己一组一个分解器和三个电位计。

在油门手柄角和油门分解器角度（TRA）之间关系是线性的而且，1°TLA=1.9TRA。

油门控制装置的准确性（在输入手柄位置和分解器之间的错误）是0.5°TRA。

二个分解器产生的信号之间最大偏差是0.25°TRA。

TLA分解器操作在二个象限内，第一象限适合用于正角和第四象限用于负角。

每个分解器是专用于ECU的一个通道和接收来自ECU的电动激励。

ECU考虑一个油门分解器角度值：

小于-47.5°TRA或者，如分解器位置信号故障大于98.8°TRA。

ECU合并一个分解器故障容纳逻辑，逻辑允许发动机在一个故障或者一个油门分解器位置信号的完全丧失之后操作。

图2.13燃油系统块图

2.3油门控制系统/ECU接口

2.3.1概述

油门控制系统是完全电动地，每个油门控制杆将驱动两个传感器，位于驾驶舱中央操纵台，这些传感器专用于FADEC，一个用于每个发动机（参见图2.14所示）FADEC激励和解调这些传感器。

每个油门控制杆配有一个按钮，这个按钮用来产生自动推力将离散信号连到ECU。

2.3.2接口

油门杆角信号从传感器了解，作为油门控制杆位置的一个功能旋转。

电动地特性如下

1号发动机两个油门手柄传感器按油门控制杆传递解算信号，两个油门杆分别将解算信号传递至ECU的A,B通道，也就是他们的每一个专用ECU的一个通道。

电动激励由ECU提供（每个通道一个激励输出）。

来自两个油门杆的AB信号将在ECU中对比，如果信号异常就会发出解算信号不一致这一故障信息，原理图（图2.14）如下所示。

图2.14从油门控制杆传感器输入到ECU

TLA传感器是一个双重象限传感器，工作在第一象限为正角和在第四象限为负角。

因此TLA正弦和余弦线圈输出处于相位以激励关于在角0度到90度范围内的角度。

在-90度到0度角范围内，余弦输出和激励相同，和正弦输出相异。

图2.15油门杆系统功能框图

2.3.3本能的自动推力断开信号

经过飞机配线,ECU直接接收由油门控制杆1或油门控制杆2按钮所发出的信号（参见图2.16所示）当按压自然断开按钮电门后,脉冲最小持续时间不得少于50ms。

2.3.4TLA信号故障

（1）故障检测

TLA故障探测和确认逻辑基于下列基本测试：

转换范围（三角恒等测试），范围测试（最大和最小限制），比率检查（在两面增加或减少方向），TLA比较（通道A到通道B处于0.25度）给出详细的逻辑和价值（参见图2.17a，2.17b所示）。

图2.16自动推力瞬间脱开

图2.17aTLA解析信号处理

图2.17bTLA解析信号处理

故障设备容纳策略基于：

保持发动机可操作的目的，在故障探测时间上记忆值的ECU容量，万一两个通道不一致，使用油门手柄结构的原理允许TLA的故障值的识别。

第3章CFM56-5B发动机油门杆角度解算器信号不一致

尽管CFM56—5B发动机是一种非常先进的发动机，但发动机在使用过程中油门杆系统还是会不可避免的出现一些故障。

3.1油门杆系统常见故障

3.1.1油门杆角度解算器信号不一致

油门杆角度解算器信号不一致会导致严重的后果，对飞行员的判断带来障碍。

3.1.2油门杆位置指示丢失

油门杆位置指示丢失故障状况类似于油门杆角度信号超出范围。

主要出在EEC故障，油门控制组件故障以及EEC到控制组件连接导线故障。

3.1.3油门杆错位

表象就是驾驶舱的双发油门杆位置不一致。

由于一般发生在飞机巡航状态，且飞机自动油门工作，因此从排故的角度而言，涉及到发动机操控和调校以及自动油门系统的工作，部件众多，系统复杂，非常容易导致排故周期延长，对航班正常运行造成极大影响。

3.2发动机油门杆角度解算器信号不一致

当ECU检测出推力杆角度信号异常或传感器角度异常，ECU输入电路内部故障，解算器励磁电路短路等等，这几种情况出现就说明发动机油门杆角度解算器信号不一致这一故障信息。

CFM56-5B发动机油门杆角度解算器信号不一致主要原因是：

（1）交流电电线故障

交流电电线故障会导致线路不能给解算器准确的信号，从而导致油门杆角度解算器信号不一致。

（2）J3线束故障

J3线束故障会导致不能传输正确的油门杆信号，从而导致油门杆角度解算器信号不一致。

（3）J4线束故障

J4线束故障会导致不能传输正确的油门杆信号，从而导致油门杆角度解算器信号不一致。

（4）1号发动机中央油门组件故障

中央油门组件故障会发出错误的信号，从而导致油门杆角度解算器信号不一致。

（5）ECU（ElectronicControlUnit）电子控制组件故障

ECU故障会导致判断不准确，不能分辨准确信号从而导致油门杆角度解算器信号不一致。

（6）与推力杆相连的传动杆折断变形

如果传动杆折断或变形会使油门杆角度不能准确传到ECU。

ECU端和支柱端的线束损坏有二方面的原因：

自然损坏和人为故障。

自然损坏是指线束超过使用期，绝缘层老化破裂，引起电线之间断路短路，烧坏电线。

人为故障是指工人检修时，压伤线束。

3.2故障树

故障树如图3.1所示。

X1：

1号发动机中央油门组件故障；X2：

ECU连接器上的线束损坏；X3：

交流电电线故障；

X4：

支柱插头插订电阻超出范围；X5：

解算器驱动装置故障；

X6：

解算器（RVDT旋转变压器）传动力装置故障；X7：

解算器安全装置故障；

X8：

J3和J4端ECU插订电阻超出范围；X9：

J3和J4端ECU插头损坏；

X10：

ECU处理器，供电器，程序储存器故障；X11：