航空发动机综合课程设计PW4000发动机熄火后再启动燃油流量低.doc

航空发动机综合课程设计 目 录 第一章 PW4000发动机概述 11.1 基本介绍 11.2 课程设计题目分析 21.2.1 相关系统 21.2.2 相关手册和书籍 21.2.3 问题分析 2第二章 燃油和控制系统介绍 42.1 概述 42.2 分配系统 62.2.1 燃油分配活门 72.2.2 燃油泵 82.3 燃油控制系统 82.3.1 FMU(燃油计量装置) 92.3.2 EEC 112.4 显示系统 132.4.1 燃油流量传感器 132.5 燃油控制电门 142.6 发动机火警电门 152.7 燃油状态电机控制驱动器 15第三章 发动机故障分析 173.1 故障原因概述 173.2 故障产生逻辑 173.3 故障树 18第四章 排故流程图 20小结 22参考文献 23附录 工卡 24I第一章 PW4000发动机概述1.1 基本介绍 PW4000是一系列发动机的总名称，具体发动机型号在PW之后用4位数字表示，其中第1位数字“4”，表示普惠公司民用大推力系列发动机；第2位数字表示所装飞机的公司代号，0表示波音公司，1表示空中客车公司，4表示麦道公司；第3、4位数字表示推力级，即该2位数乘以1000即为该发动机的以磅为单位的推力值。

PW4000发动机如图1-1所示： 图1-1 PW400发动机 其基本信息和结构介绍如下： 装机对象： PW4000-94（A310-300，A300-600，B767，B747-400，MD-11） PW4000-100（A330）PW4000-112（B777）进气口：环形，固定唇口内衬有消声材料钛合金机匣风扇：单级轴流式钛合金轮毂上装有38片带凸台窄弦转子叶片(PW4084为无凸台的宽弦空心叶片)，风扇排气涵道的收敛度大，以减少气流流过静叶的气动力损失，压比为1.66～1.76低压压气机：4级轴流式PW4168和PW4084分别为5级和6级(采用可控扩散叶型转子叶片)鼓筒式焊接钛合金转子用螺钉固定在风扇盘上最大转速为4012r/min高压压气机：11级轴流式采用可控扩散转子叶型，进口导流叶片和前3级整流叶片可调第1～8级转子叶片为钛合金，第9～11级为镍基合金其中第9级有108片2～7级、8～11级分别作成整体电子束焊鼓筒式转子，然后用螺栓连接成一体采用了“热控”转子设计技术，以实现主动间隙控制最大转速除PW4052和PW4152为10300r/min外，其余均为10450r/min。

燃烧室：短环形扩散机匣为整体铸造，滚轧成型火焰筒24个气动雾化喷油嘴，长度比JT9D-7R4缩短106mmPW4084采用浮壁式燃烧室高压涡轮：2级轴流式空心冷却采用三维流计算方法设计，改善了根部流动，提高了效率采用陶瓷外空气封严和主动间隙控制技术轮盘为热等静压MERL76镍基合金，第1级叶片为PWA1480单晶材料，第2级为PW1422定向凝固材料导向器叶片有陶瓷涂层低压涡轮：4级轴流式(PW4168和PW4084分别为5级和7级)采用三维流计算方法设计转子叶片不冷却，材料为镍基合金尾喷管：固定面积，Inconel材料，带一个大的整流尾锥外涵道上装反推1.2 课程设计题目分析1.2.1 相关系统 课程设计的题目是Engine Flameout (No Or Low Fuel Flow During Restart) ，即发动机熄火后再启动燃油流量低，这是一道分析燃油流量情况的题目，可能涉及燃油和控制系统和发动机控制系统1.2.2 相关手册和书籍 分析该题目，可能用到的手册有PW4000的FIM与AMM手册，可能用到的书有《发动机控制》、《发动机状态监控与故障诊断讲义》、《发动机航线维护》和《航空燃气涡轮发动机原理》。

1.2.3 问题分析课题：发动机熄火以后再启动燃油流量低，燃油流量指示低信息，但发动机已经导致熄火，说明指示没有问题，那么就是分析系统的问题再看题目发现：发动机是贫油熄火（余气系数大于1），着眼于这个问题，有两个方面来分析，一个是发动机控制系统，一个是燃油和控制系统这两个系统，哪一个有故障，都会导致燃油流量降低经手册查询，当主油箱油量为20000磅，燃油流量指示显示低信息燃油流量指示在辅助的EICAS上显示）燃油流量指示如图1-2所示：图1-2 燃油流量指示第二章 燃油和控制系统介绍2.1 概述（1） 作用： 发动机燃油和控制系统为飞机提供推力，并减少发动机和整体驱动发电机（IDG）滑油的温度此外，它也连接飞机，得到外界环境数据给中央维护计算机系统（CMCS）和发动机指示和机组告警系统（EICAS）2） 具体过程： 油箱来的燃油经过发动机供油总管到燃油泵，经离心增压级增压到燃油/滑油热交换器,一方面冷却滑油,一方面给燃油除冰，离开发动机燃油/滑油热交换器的燃油又回到燃油泵,经过滤后进入燃油泵高压级,高压燃油送到计量装置被计量,以满足推力和和发动机性能的要求计量燃油送到燃油分配活门，分配到8个燃油总管，每个总管供给3个喷嘴，雾化后的燃油进入发动机燃烧室。

3） 分类： 燃油和控制系统包括分配系统，控制系统和显示系统分配系统将燃油加压并输送燃油以降低发动机滑油和IDG滑油的温度，供应燃油到燃油喷嘴控制系统采用双通道全权数字式电子控制（FADEC）系统部件包括EEC（发动机数字电子控制器）、FMU（燃油计量装置）、EEC发电机（N2转速传感器）、N1转速传感器、EEC燃油温度热电偶探头、滑油温度热电偶探头和推力杆角度传感器发动机电子控制器（EEC）控制燃油流量计量，压气机静子叶片排气活门的位置以及涡轮机匣的冷却发动机电子控制器（EEC）接收来自飞机的压力、温度和油门位置的数据温度，来自发动机的压力和转速的数据也可以被EEC接收到EEC得到这个数据后提供控制指令给发动机部件和数字数据到EICAS/ CMCS另外，发动机数字电子控制器（EEC），还控制发动机滑油和IDG滑油的温度关于EEC部分，下面还会具体介绍）图2-1所示为燃油和控制系统的系统框图：图2-1 发动机燃油和控制系统框图 图2-2所示为燃油和控制系统的功能框图： 图2-2 燃油系统功能框图2.2 分配系统 分配系统在发动机的燃烧室提供计量燃油到燃油喷嘴。

分配系统还提供发动机滑油和IDG滑油冷却分配系统的主要组件包括燃油泵，燃油旁通活门，燃油分配活门，以及燃油喷嘴 分配系统如图2-3所示：图2-3 分配系统2.2.1 燃油分配活门燃油分配活门会将计量燃油均等的分配到各个燃油管，再供给各个喷嘴图2-4所示为燃油分配活门截面图：图2-4 燃油分配活门的截面图2.2.2 燃油泵燃油泵被安装在主齿轮箱的前表面在4点钟位置上，可以打开反推装置找到它该燃油泵的花键输入轴啮合主齿轮箱移动该离心增压级和容积式主级燃油泵包含一个40微米的一次性油滤，油滤旁通活门，和一个主级释压活门燃油泵也包含油滤旁通预警和中间级压力，主级的压力和温度指示如果油滤堵塞，当通过油滤的压差是9.0 磅/平方英寸（62.0 KPAD），油滤旁通活门打开，此后燃油将绕过油滤燃油泵确保飞机在湍流、发动机启动和交输供油期间，有足够多的燃油 图2-5所示为燃油泵流动原理图：图2-5 燃油泵流动原理图2.3 燃油控制系统燃油控制系统与飞机交联并控制许多发动机系统控制系统有以下功能：（1） 控制燃油间喷嘴的数量（2） 控制发动机的推力参数和推力杆的位置（3） 限制加速和减速（4） 限制N1和N2的转速和喷嘴的压力（5） 控制可调静子叶片（VSV）开度（6） 控制排气活门的工作（7） 控制HPC二次流（8） 控制涡轮叶片和叶轮的冷却（9） 控制涡轮机匣的冷却（10） 控制发动机滑油的冷却（11） 控制燃油的温度（12） 给液压机械执行机构提供伺服燃油压力（13） 供应发动机指示和机组告警数据（14） 供应系统状态和故障信息2.3.1 FMU(燃油计量装置)FMU附着在燃油泵的前侧，是一个电控的液压机械装置，没有计算部分。

它只是执行EEC命令计量去发动机的燃油流量，执行指令供应和切断燃油，并向发动机相关部件提供伺服燃油FMU主要包括伺服油滤、调压活门、压力调节器、计量活门、双解析器、风车旁通活门、顺序活门和最小压力关断活门 燃油穿过伺服油滤后，提供干净增压的伺服燃油（PF）给工作在FMU活门和其它液压操作活门和作动筒增压伺服燃油（PF）还能用在压力调节器，供给恒压伺服流量为260磅（1792千帕）的计量活门 在发动机起动时，燃油控制开关在RUN位置，将FMU上的燃油状态电机控制驱动器花键轴打开，花键轴控制顺序活门从而使最小压力关断活门打开，同时让PF关闭风车旁通活门 燃油经在伺服油滤后，主燃油穿过计量活门计量活门是调压悬浮式活门，具有可变开口的压力计量活门的工作包括力矩马达，挡板活门，双解析器和EEC的工作，这是一个闭环系统 在发动机关闭时，当燃油控制开关被放置在OFF位置，燃油状态电机控制驱动器打开的FMU花键轴关闭该花键轴控制顺序活门，让最小压力和关断活门关闭时，P2降低至小于300磅/每平方英寸（2068千帕）同时，该顺序活门释放PF，打开风车旁通活门图2-6所示为FMU(燃油计量装置)：图2-6 FMU图6 FMU2.3.2 EECEEC提供所有发动机工作状态的推力管理和燃油计划，它控制和监视发动机的工作，并提供发动机和飞机的主要接口。

EEC装在风扇机匣1点钟位置EEC是双通道、全功能数字计算机，两个通道是分不开的，每个通道有自己的处理机，又允许发电机数据的余度信息处理，可以从任何一个通道给出发动机控制正常工作期间，通道A给出发动机控制EEC有好几套电源，正常工作时，EEC发电机向EEC提供三相电源，这个电源整流成28V直流电，作为EEC内数字计算机电源；此外，28V直流电汇流条飞机电源，被EEC用作电磁活门、继电器和力矩马达控制的非基本电源图2-7所示为EEC的功能框图：图2-7 EEC功能框图 图2-8所示为EEC（发动机电子控制器）：图2-8 EEC2.4 显示系统 燃油流量指示系统依据燃油的速率在飞行舱提供一个显示 指示系统的燃油流量包括燃油流量传感器，并使用该辅助EICAS做为显示燃油流量经燃油传送装置到燃油喷嘴2.4.1 燃油流量传感器燃油流量传感器安装在燃油分配活门的进口处，高压压气机机匣的4点钟位置燃油流量传感器提供两个信号给EFIS/EICAS的接口EIU,这个信号最终在辅助EICAS显示燃油流量传感器如图2-9所示：图2-9 燃油流量传感器图2-10所示为燃油流量传感器原理图（见下页）：图2-10 燃油流量传感器原理图注：下面介绍的两个活门和作动筒隶属于发动机控制系统。

由于研究的故障涉及发动机系统内容少之又少，就不详细描述，只。