CFM563發(fā)動(dòng)機(jī)VBV常見(jiàn)故障及維修技術(shù)

1、CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)VBV常見(jiàn)故障及維修技術(shù)摘要：可調(diào)放氣活門的工作情況直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性，本文系統(tǒng)介紹了CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)VBV系統(tǒng)的組成及工作原理，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中常見(jiàn)的故障進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的維修措施。關(guān)鍵詞：VBV;喘振；故障；維修Common failures and maintenance measures of CFM56-3 engine VBVAbstract: Variable bleed valve work directly affect the operational stability of the engine, CFM56-3 engine V

2、BV system composition and working principle of this system is introduced in this paper., has carried on the analysis to the engine working process in the common faults, and puts forward the corresponding solutions.Keywords: VBV; surge; failure; maintenance1引言VBV系統(tǒng)故障目前是一個(gè)困擾航空公司的較大問(wèn)題，每年都有多次因該故障而返航的飛行事

3、件，這不僅影響航空公司的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)影響飛行安全。所以理解VBV的工作原理，找到故障發(fā)生的根本原因?qū)档秃娇展镜木S護(hù)成本有重要意義。2 VBV系統(tǒng)的組成及工作原理現(xiàn)在大多數(shù)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)采用VBV與VSV協(xié)同作用來(lái)防止發(fā)動(dòng)機(jī)喘振的發(fā)生。CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)放氣活門有12個(gè)，為翻板式且開(kāi)度調(diào)節(jié)，見(jiàn)圖1。其作動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，包括一個(gè)燃油作動(dòng)的液壓馬達(dá)（齒輪泵馬達(dá)）、一個(gè)帶滾珠軸承的主螺紋作動(dòng)筒、11個(gè)帶滾珠軸承的螺紋作動(dòng)筒、11根軟軸、放氣活門限動(dòng)機(jī)構(gòu)和反饋機(jī)構(gòu)。11根軟軸把這些作動(dòng)機(jī)構(gòu)連在一起，系統(tǒng)的作動(dòng)力來(lái)自放氣活門控制組件的高壓燃油，其傳動(dòng)關(guān)系見(jiàn)圖2。圖1 CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)

4、放氣活門機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)主控制器（MEC）內(nèi)的放氣活門控制組件，根據(jù)高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速N2和高壓壓氣機(jī)進(jìn)口溫度T2.5，控制12個(gè)放氣活門的開(kāi)度，隨著轉(zhuǎn)速的增加，放氣活門開(kāi)度不斷減小，直到完全關(guān)閉。圖2 CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)放氣活門作動(dòng)機(jī)構(gòu)MEC向齒輪馬達(dá)供給高壓燃油，齒輪馬達(dá)吧燃油的壓力轉(zhuǎn)換成扭矩，通過(guò)限動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)主作動(dòng)筒。主做動(dòng)筒包含一套減速齒輪系和一個(gè)與放氣活門相連的帶滾珠軸承的螺紋作動(dòng)筒。減速齒輪系包含一對(duì)正齒輪和一對(duì)傘齒輪。傘齒輪系驅(qū)動(dòng)軟軸和螺紋軸，通過(guò)軟軸再傳動(dòng)其他的作動(dòng)筒。螺紋軸上帶有一個(gè)能平移的大螺帽，當(dāng)螺紋軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，大螺帽眼螺紋軸移動(dòng)，從而帶動(dòng)放氣活門轉(zhuǎn)動(dòng)而打開(kāi)或關(guān)閉。為了

5、減小螺紋軸與螺紋帽之間的摩擦，在螺紋軸與螺紋帽之間有68個(gè)滾珠。其他11個(gè)放氣活門的作動(dòng)筒與主作動(dòng)筒類似，它們都靠軟軸與主作動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，并通過(guò)軟軸和每個(gè)作動(dòng)筒的傘齒輪系傳動(dòng)各自的螺紋軸，再通過(guò)大螺紋帽帶動(dòng)相應(yīng)的放氣活門轉(zhuǎn)動(dòng)。只有主作動(dòng)筒有反饋機(jī)構(gòu)，并把活門的實(shí)際位置反饋給MEC，當(dāng)要求的位置與實(shí)際位置一致時(shí)，MEC使齒輪馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)放氣活門打開(kāi)時(shí),一部分低壓壓氣機(jī)空氣經(jīng)放氣活門排出到外涵氣流中,使低壓壓氣機(jī)的空氣流動(dòng)阻力減小,軸向分速和流量系數(shù)隨之增大,氣流攻角減小,從而避免發(fā)生喘振。同時(shí),由于VBV放氣,高壓壓氣機(jī)各級(jí)空氣流量減小,氣流軸向分速度減小,從而避免了高壓壓氣機(jī)因流量系數(shù)過(guò)

6、大而出現(xiàn)渦輪狀態(tài)。也就是在低速時(shí), 低壓壓氣機(jī)供給的氣流流量大于高壓壓氣機(jī)需要的,為了建立穩(wěn)定的氣流,VBV活門打開(kāi),一部分低壓壓氣機(jī)出口氣流流入到外涵氣流中,避免了高壓壓氣機(jī)失速和喘振。在高轉(zhuǎn)速時(shí),高壓壓氣機(jī)需求的流量增加,而且不容易失速,因此VBV關(guān)閉。VBV系統(tǒng)的防喘原理如圖3所示。圖3 壓氣機(jī)中間級(jí)放氣防喘3 VBV常見(jiàn)故障及維修措施VBV系統(tǒng)常見(jiàn)的故障有活門卡阻、柔性軸打滑、止動(dòng)機(jī)構(gòu)卡阻、齒輪馬達(dá)漏油等故障，下面分析造成這些故障的原因及解決的方法。(1)檢查發(fā)現(xiàn)在安裝VBV系統(tǒng)的止動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),沒(méi)有人工轉(zhuǎn)動(dòng)到全關(guān)位置,或者調(diào)定主VBV活門后,連接主柔性軟軸時(shí)松動(dòng)了止動(dòng)機(jī)構(gòu)隨動(dòng)螺母的位置導(dǎo)

7、致活門與止動(dòng)機(jī)構(gòu)位置不一致?；铋T到達(dá)全關(guān)位置時(shí)燃油齒輪馬達(dá)還能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),可能出現(xiàn)活門不能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí),止動(dòng)機(jī)構(gòu)還沒(méi)有到全關(guān)位置,此時(shí)作用在活門和柔性軟軸上的力矩過(guò)大造成軟軸絞斷,活門卡阻。出現(xiàn)這種情況如果活門位置是正確的,可以用專用工具使齒輪馬達(dá)往全關(guān)位置運(yùn)動(dòng)。如果反饋傳感器兩條基準(zhǔn)線錯(cuò)開(kāi),則可以判斷止擋機(jī)構(gòu)安裝時(shí)沒(méi)有調(diào)定到全關(guān)位置。(2) 用專用工具將 V B V 活門調(diào)定在全關(guān)位置時(shí), 活門與風(fēng)扇框架應(yīng)當(dāng)存在一定間隙。如果不用專用工具設(shè)定,容易誤認(rèn)為活門全關(guān)位置就是活門不能轉(zhuǎn)動(dòng)的位置,從而造成活門過(guò)關(guān),可能損壞活門和柔軸 。(3) 安裝止擋機(jī)構(gòu)時(shí), 橡膠封嚴(yán)損壞。水可能進(jìn)入止動(dòng)機(jī)構(gòu)中 ,飛機(jī)

8、在空中時(shí)溫度較低,水可能結(jié)冰導(dǎo)致隨動(dòng)螺母卡阻,可能造成止動(dòng)機(jī)構(gòu)損壞或主柔性軸被剪切斷。筆者認(rèn)為止動(dòng)機(jī)構(gòu)可以更改成密封的裝置,這樣水和雜質(zhì)不易進(jìn)入,而且可以提高止擋機(jī)構(gòu)的可靠性。（4）檢查柔性軟軸六方形端是否磨損時(shí),應(yīng)檢查外切圓直徑, 如果外切圓直徑小于0 . 3 7 0 i n c h , 應(yīng)更換柔性軟軸采用柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)容易疲勞損壞和磨損,筆者認(rèn)為將柔性軟軸更改為剛性機(jī)構(gòu),系統(tǒng)的可靠性可能更好。4結(jié)語(yǔ)VBV系統(tǒng)的正常工作對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，VBV系統(tǒng)故障將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此航空公司的維護(hù)人員需要嚴(yán)格按照手冊(cè)對(duì)VBV系統(tǒng)進(jìn)行檢查。安裝時(shí)確保止動(dòng)機(jī)構(gòu)在全關(guān)位置,活門在全關(guān)位置(由專用工具設(shè)定),位置反饋傳感器基準(zhǔn)線對(duì)齊。如果懷疑活門或柔性軸打滑導(dǎo)致活門失效、EGT上升,地面用油泵測(cè)試時(shí)可能需要反復(fù)多次故障才再現(xiàn)(發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)內(nèi)涵壓力大于外涵壓力,活門易失效)。柔性軸打滑在缺少航材時(shí)可以把打滑的軸更換到右側(cè)只驅(qū)動(dòng)一個(gè)活門。檢查系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,若轉(zhuǎn)動(dòng)力矩過(guò)大,更換相應(yīng)的活門或止動(dòng)機(jī)構(gòu)。在廠家提出徹底的解決方案前,增加對(duì)該系統(tǒng)的檢查,根據(jù)使用情況,進(jìn)行軟時(shí)限控制。參考文獻(xiàn)1 李書(shū)明，趙洪利.民航發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)M.北京：中國(guó)民航出版社，2015:128-130.2 吳鑫睿. CFM56-5B 發(fā)動(dòng)機(jī) VBV