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1、CFM56 7发动机油门杆系统及其常见故障分析最终版 航空工程学院 航空发动机综合课程设计 油门杆角度位置信号超出范围 目题 Thrust lever Angle Position Signal Is Out Of Range 作者姓名 杨顺 专业名称 飞行器动力工程 指导教师 李平 日期答 提交日期 辩 航空发动机综合课程设计 第1章 前言 .1 1.1 CFM56-7发动机简介 .1 1.2 油门杆系统的重要性 .2 1.3 课题研究的目的和意义 .2 第2章 CFM56-7发动机油门杆系统 .3 2.1 CFM56-7油门杆系统结构和功用 .3 2.2 CFM56-7油门杆系统与EEC

2、.5 2.2.1 CFM567发动机的油门杆控制组件 .5 2.2.2 CFM567发动机油门杆，反推杆，自动推力关断按钮，机械齿轮装置 .6 2.2.3 CFM567发动机EEC .6 第3章 CFM56-7发动机油门杆系统常见故障 .8 3.1 油门杆角度信号超出范围 .8 3.2 油门杆位置指示丢失 .8 3.3 油门杆错位 .8 第4章 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 .9 4.1 故障原因分析 .9 4.1.1 油门杆角度解算器调整的不当 .9 4.1.2 在角度解算器和EEC之间线路和连接器出现故障 .9 4.1.3 油门杆角度解算器,M1819 (Eng 1)或者M1

3、822 (Eng 2)出现故障（坏了） .10 4.1.4 EEC故障，M1818故障 .10 4.1.5 与推力杆相连的传动杆折断变形 .10 4.2 故障树 .12 4.3 排故步骤 .13 4.3.1故障隔离程序 .13 4.3.2修复确认 .17 第5章 总结 .21 参考文献 .22 附录：工卡 .23 I 航空发动机综合课程设计 第1章 前言 1.1 CFM56-7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，SN

4、ECMA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100 kN级高涵道比涡扇发动机。CFM56-7系列是用于波音737NG（737-600/700/

5、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。CFM567B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CFM5

6、6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 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 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一下功用： 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

7、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737737NG系列（Next Generation，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

8、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CFM56-7。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，CFM56-7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。 2 航空发动机综合课程设计 第2章 CFM56

9、-7发动机油门杆系统 2.1 CFM56-7油门杆系统结构和功用 CFM567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2-1 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

10、移变化而变化。 电位计内部结构如图（2-2a）（2-2b）所示： 以下是油门杆控制系统图和油门杆系统的结构框图和功能框图（如图2-2，2-3，2-4）： 3 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 油门杆控制系统图2-3 油门杆EEC 角度解算器 连接杆 电位计 机械箱 扇形盘 连接杆 油门杆系统结构框图图2-4 4 航空发动机综合课程设计 油门杆系统功能框图图2-5 EEC 2.2 CFM56-7油门杆系统与 发动机的油门杆控制组件2.2.1 CFM567RVDT油门控制组件包含控制杆，电位计（接触式绝对型角传感器），角度解算器（ 所示。旋转变压器），连接器等组成。如图2-65 CFM5

11、6-7发动机油门杆角度信号超出范围 油门控制组件2-6 7发动机油门杆，反推杆，自动推力关断按钮，机械齿轮装置2.2.2 CFM56 。EEC推力杆通过推力杆解算器向EEC提供推力指令信号，通过调节杆机械连接到 反推杆主要控制反推。 自动推力关断按钮：主要中断飞机自动驾驶，在降落的时候常用。 机械齿轮装置主要传递力。EEC 7发动机2.2.3 CFM56也叫发动机电子控制器，功能是确保精确地推力控制，同时不超过发动机安全限EEC 所示。，制，方便飞机接口和故障诊断，参数显示和事件记录等功能。如图2-72-86 航空发动机综合课程设计 2-7 EEC图 的功能框图2-8 EEC图7 CFM56-

12、7发动机油门杆角度信号超出范围 第3章 CFM56-7发动机油门杆系统常见故障 尽管CFM567B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不可避免的出现了这些问题： 油门杆角度信号超出范围，油门杆位置指示丢失，油门杆错位等。 3.1 油门杆角度信号超出范围 油门杆角度信号超出范围会导致严重的后果，对飞行员的判断带来障碍。 3.2 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。 3.3 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

13、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。 8 航空发动机综合课程设计 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围章 第4当EEC检测出推力杆角度信号传感器角度小于3度或大于87度 正弦或余弦信号小于-3.84vrms或大于3.84vrms。 正弦或余弦电压平方和小于7.75或大于17。 EEC输入电路内部故障。 解算器（RVDT旋转变压器）励磁电路短路。这5种情况出现就说明发动机油门杆角度信号超出范围这一故障信息。 4.1 故障原因分析 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围的主

14、要原因是油门杆角度解算器调整的不当，在角度解算器和EEC之间线路和连接器出现故障，油门杆角度解算器,M1819 (Eng 1)或者M1822 (Eng 2)出现故障（坏了），EEC故障，M1818故障，以及和推力杆相连的传动杆折断变形。 4.1.1 油门杆角度解算器调整的不当 油门杆角度解算器调整不当主要是人为造成的，调整不当会导致解算器给EEC一个不准确的信号，从而导致显示的油门杆角度超范围。 4.1.2 在角度解算器和EEC之间线路和连接器出现故障 角度解算器和EEC之间的线路和连接器的故障主要分为：（1）EEC连接器上的线束MW0303,MW0304损坏（2）支柱连接器上的线束MW030

15、3,MW0304损坏（3）支柱插头损坏（4）支柱插头引脚电阻超出范围。9 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 所相关连接线路图4-1 DP0303 所相关连接线路图图4-2 DP0303 M1822 (Eng 2)出现故障（坏了）或者4.1.3 油门杆角度解算器,M1819 (Eng 1)油门杆角度解算器有以下可能的故障：解算器故障；解算器传动动装置故障；解算器 RVDT旋转变压器）励磁电路短路或断路。安全装置故障；解算器（ 故障4.1.4 EEC故障，M1818 EEC处理器，供电器，程序存储器故障。EECEEC引脚电阻超出范围；插头损坏； 与推力杆相连的传动杆折断变形4.1.5 E

16、EC。如果传动杆折断或变形会使油门杆角度不能准确传到 具体分析：10 航空发动机综合课程设计 （1）EEC端和支柱端的线束损坏有二方面的原因：（1）自然损坏（2）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。 （2）插头的损坏及引脚电阻增大主要是压接线松动，插头铜片表面氧化，变脏。 原理分析：油门杆角度信号传到EEC后，EEC利用飞机马赫数，静压，引气模式等算出一个N1参考转速，再根据N1参考转速，油门杆解算角度，以及N1实际值算出指令值N1，再把这个指令值输出到HMU。HMU根据这个指令值完成内部燃油计量活门的调节

17、。 11 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 4.2 故障树 故障树如图4-3所示。 图4-3 故障树（推力杆角度位置信号超出范围） 12 航空发动机综合课程设计 4.3 排故步骤 4.3.1故障隔离程序 1.EEC自检(70-00 TASK 801) （1）如果以下任一个情况维修信息里显示了数据，用故障隔离程序。 注意：油门杆角度解算器或者油压传感器（LVDT）励磁电路的短路会产生这些信息。更多信息，参见说明。 1）故障出现在一号发动机信道A 2）故障出现在二号发动机信道A 3）故障出现在一号发动机信道B 4）故障出现在二号发动机信道B 2.EEC测试（AMM TASK 73-21-

18、00-700-804-F） （1）如果在单信道中只显示一个维修信息，相应的信道做故障隔离。 （2）如果在双信道中只显示一个维修信息，对两个信道做故障隔离。 （3）如果维修信息没有显示在飞机管理计算机系统CDU上，这个时候初步的测评显示故障是不活跃的，表明你有一个不间断地故障。 1）如果你没有能够发现这个故障，就不能够隔离故障； 2）对于这些故障，如果你试图要纠正这些故障那么你必须要用你的判断，航线的政策和列出可能的原因； 3）要纠正这个故障你需要做以下这些步骤： A.在相应的故障隔离程序下目视检查一些电子的连接器。 B.参考导线手册SDM去辨别电器连接之间的线束和目视检查。 注意：在机翼/机体

19、压力密封处的一个松动的连接器都会造成这个问题。 C.监视飞机在随后的飞行。 3.准备程序 （1）对于一号发动机，打开这些断路器，安装安全标签： CAPT电子系统面板，P18-2。 （2）对于二号发动机，打开这些断路器，安装安全标签： F/O电子系统面板，P6-2。 13 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 （3）打开风扇整理罩。(AMM TASK 71-11-02-010-801-F00) 4.检查EEC和相应连接器上的线束MW0303（J3，信道A）或者MW0304（J4，信道B) （1）看连接器DP0303（J3，信道A）或者DP0404（J4，信道B）是否正确连接到EEC上，继续

20、下一步（如图4-4,图4-5所示） 图4-4 J3所在位置图 14 航空发动机综合课程设计 所在位置图图4-5 J4 上脱开连接器。）从EEC（2 ）插座和连接器的线束。（AMM TASK 70-70-01-200-801-F00（3）目视检查EEC M1818。EEC插座损坏，更换EEC，1）如果 AMM TASK 73-21-60-000-801-F00）EEC拆除（ ）EEC安装（AMM TASK 73-21-60-400-801-F00 工作结束做确认修理；A. 如果确认修理不满意打开断路器继续；B.）或者，信道J3A2）如果连接器上的线束被损坏了，更换相应的线束MW0303（ B）。

21、MW0304（J4，信道 做以下的工作： ）机舱线束的拆除（AMM TASK 71-51-03-000-801-F00 AMM TASK 71-51-03-400-801-F00）机舱线束的安装（ 工作结束做确认修理；A. 如果确认修理不满意打开断路器继续；B.）如果连接器没有正确连接并且没有发现其他的问题，重新连接它并且工作结3 束确认修理。15 CFM56-7发动机油门杆角度信号超出范围 A.如果确认修理不满意打开断路器继续； 4）如果没有发现任何的问题，继续以下步骤。 5.对穿过油门杆角度解算器，M1819（一号发动机）或者M1822（二号发动机）的连接器DP0303(J3,信道A)或者

22、DP0404(J4,信道B)上引脚上的电阻进行测试 （1）如果电阻值没有超过范围，那么调整油门杆角度解算器。（AMM TASK 76-11-05-820-801-F00） 1）工作结束做确认修理； A.如果确认修理不满意打开断路器继续； （2）如果阻值在规定范围内，但是故障由初始测评中发现，做以下的步骤： 注意：因为不同的系统的一个励磁电路的故障会导致这个情况，所以更换EEC是没有必要去克服这个故障的。 更换EEC，M1818 EEC拆除（AMM TASK 73-21-60-000-801-F00） EEC安装（AMM TASK 73-21-60-400-801-F00） A.工作结束做确认修理； B.如果确认修理不满意打开断路器继续； （3）对相应信道的油门杆角度解算器（RVDT旋转变压器）和