CMF56—3发动机常见故障浅谈
2022-06-09
【摘 要】 本文通过对CFM56-3发动机燃油系统部分原理和部件进行说明，找出飞机发动机燃油系统常见故障。通过对故障的分析，找出解决方法，便于在今后的飞机维护工作中遇到此类问题时能快速准确的解决问题，保证航班的正常运行。
【关键词】 MEC（主发动机控制器） PMC（功率管理控制器） 感应元件
CMF56-3发动机是一种可靠性相当高的发动机，发动机推力不仅大，而且由于我公司全部采用减推力使用，因此，发动机的EGT裕度较大，部件的使用寿命较长，因此发动机本身原因出现的故障较少。然而，该发动机的燃油控制系统采用的是MEC/PMC双重控制方式，通过MEC（主发动机控制器）和PMC（功率管理控制器）控制燃油流量和发动机通道可变几何装置来调节转速或推力。由于国内燃油品质问题，造成燃油控制系统故障增多，下面从燃油控制系统的部分原理和部件进行说明，针对燃油系统常见故障找出解决方法。
1 推力调节系统的控制原理
MEC是一个液压机械式控制装置，包括转速调节、燃油限制和计量活门三个系统。它以发动机高压转子转速N2为调节目标，首先其调速系统根据油门杆角度、发动机风扇进气温度T2和进气静压Ps12确定N2需求值，该值与实际N2之差决定了燃油计量活门的位置即供油量的大小，同时燃油限制系统根据瞬时N2转速、高压压气机进口温度CIT、出口压力Ps3和飞机引气需求量信号CBP诸参数，即综合发动机功率需求和压气机负荷能力，对供油量的变化进行限制，以避免发动机贫油、富油熄火或失速、超温等不稳定现象；MEC还根据N2转速和CIT温度的变化，利用伺服油压力对压气机可调静子叶片VSV和可变放气活门VBV的位置进行调节，以改善压气机通道负荷能力。
PMC是一个电控装置，其作用是在MEC工作的基础上控制N1转速。该装置根据发动机进气静压Ps12、进气温度T12信号及来自MEC上的PLA传感器的油门杆位置信号确定N1目标值，根据该值与实际N1转速信号的差给MEC输送一个调整信号（力矩马达电流）。MEC则根据此信号改变供油量，以达到PCM所要求的N1转速。PCM的工作使反映发动机推力大小的N1转速在一定的环境大气压力和温度条件下与油门杆角度相符。对MEC在燃油控制过程中出现的参数偏差可在一定范围内进行调整，其调整权限范围为3.85— 5.1%N2。
2 发动机推力控制的几个重要感应元件
T2传感器：是一个液压机械式传感器，它感受发动机风扇进口温度，而MEC提供一个伺服燃油压力P7与回油压力Pb的压差信号。当风扇的进口温度升高时，传感器感应元件及膜盒内氦气膨胀，作动壳体内计量活门使其开口变小，使两端压差P7—Pb增大，MEC感受T2的增大后，提高燃油的供量，保持发动机功率的稳定。
CIT传感器：感受高压压气机进口温度，其感温原理同T2传感器。其作用是通过MEC的调节和计算，改变VSV/VBV的工作状态。在N2不变的情况下，当CIT感受到较高温度时，高压压气机进口空气压缩性差，压气机后级通道能力减小，为了保持发动机功率的稳定，MEC通过伺服燃油压力调节压气机前可调静止叶片，和低压压气机出口的可变放气活门，使VSV通道关小。VBV开大放气，以协调压气机前后通道能力，防止喘振发生，保持发动机工作稳定。
Ps12传感器：作为发动机调节推力时压力高度的近似反映，风扇进口静压信号Ps12同时输送给MEC和PMC。当Ps12空气信号管因破裂或接头松动而漏气时，MEC和PMC感受Ps12比实际风扇进气静压大，既发动机感受压力高度比实际低，造成供油量减小，转速N1/N2偏低。
3 燃油控制系统常见的故障及解决方法
（1）启动高温。MEC是此故障的主要原因。由于燃油的问题，MEC在使用到6000-8000小时以上时，会引起MEC内针状轴承和燃油控制连杆磨损，导致启动过程燃油流量偏高，造成启动温度高。在证实VSV/VBV和T2/CIT系统工作正常后，更换MEC就可以解决。
（2）加/减速慢。加速慢主要是由发动机性能衰退导致的，在证实VSV/VBV和引气系统工作正常，对VSV进行动态校装或调节燃油比重可以消除换缓解该故障。另外，在旧发动机上装新MEC都会出现发动机和MEC不匹配的问题，就会出现加速性慢的现象。
（3）起飞温度高。主要原因是CIT传感器的热漂移和MEC故障。VBV活门的关不到位卡阻也能产生起飞温度高，同时也应该考虑发动机是否有本体损伤，进行必要的孔探检查。
（4）油门杆不一致。油门杆不一致一般指空中使用自动油门时左右油门杆不齐平，有时伴随其他现象如一侧发动机启动慢、慢加速、起飞排气温度高等。对于自动油门不一致，又分为两种情况：如果油门杆不一致时发动机参数也相应不一致，则故障原因自动油门伺服机构失效或发动机油门钢索阻滞，飞行员需调节油门杆并监视双发参数使其保持一致；如果油门杆不一致但左右发动机主要参数（推力指数N1等）保持一致，相应如人工将油门杆推齐，则出现发动机参数不一致，则说明发动机操纵系统校装不当或发动机推力系统故障，而自动油门系统有效保证了双发推力匹配，工作正常。通常反映的油门杆不一致多数属于后一种情况，并且多是由于发动机推力（燃油）控制系统故障引起。
产生故障的原因有六点：T2/CIT传感器失效、PS12管道漏气、VSV/VBV校装不正确、MEC功率部分调整不当、PMC故障。其原因主要为T2传感器产生了热漂移，其次CIT传感器热漂移和部分功率调整不当。部分功率调整不当多半可能是故障开始反映时，维护人员对试车参数偏差原因判断不准，而一概对高、低慢车和部分功率转速进行调节，而当真正故障因素进一步恶化时，油门杆不一致现象进一步重现，此时如排除原始故障原因，则已经调节的部分功率参数可能超出正常范围而成为新的故障原因。
参考文献：
[1]胡君.CFM56-3发动机启动、加速慢故障分析[J].航空工程与维修，2002（04）.
[2]敖良忠.CFM56-3发动机控制参数传感器故障分析[J].中国民航飞行学院学报，2001（03）.
【关键词】 MEC（主发动机控制器） PMC（功率管理控制器） 感应元件
CMF56-3发动机是一种可靠性相当高的发动机，发动机推力不仅大，而且由于我公司全部采用减推力使用，因此，发动机的EGT裕度较大，部件的使用寿命较长，因此发动机本身原因出现的故障较少。然而，该发动机的燃油控制系统采用的是MEC/PMC双重控制方式，通过MEC（主发动机控制器）和PMC（功率管理控制器）控制燃油流量和发动机通道可变几何装置来调节转速或推力。由于国内燃油品质问题，造成燃油控制系统故障增多，下面从燃油控制系统的部分原理和部件进行说明，针对燃油系统常见故障找出解决方法。
1 推力调节系统的控制原理
MEC是一个液压机械式控制装置，包括转速调节、燃油限制和计量活门三个系统。它以发动机高压转子转速N2为调节目标，首先其调速系统根据油门杆角度、发动机风扇进气温度T2和进气静压Ps12确定N2需求值，该值与实际N2之差决定了燃油计量活门的位置即供油量的大小，同时燃油限制系统根据瞬时N2转速、高压压气机进口温度CIT、出口压力Ps3和飞机引气需求量信号CBP诸参数，即综合发动机功率需求和压气机负荷能力，对供油量的变化进行限制，以避免发动机贫油、富油熄火或失速、超温等不稳定现象；MEC还根据N2转速和CIT温度的变化，利用伺服油压力对压气机可调静子叶片VSV和可变放气活门VBV的位置进行调节，以改善压气机通道负荷能力。
PMC是一个电控装置，其作用是在MEC工作的基础上控制N1转速。该装置根据发动机进气静压Ps12、进气温度T12信号及来自MEC上的PLA传感器的油门杆位置信号确定N1目标值，根据该值与实际N1转速信号的差给MEC输送一个调整信号（力矩马达电流）。MEC则根据此信号改变供油量，以达到PCM所要求的N1转速。PCM的工作使反映发动机推力大小的N1转速在一定的环境大气压力和温度条件下与油门杆角度相符。对MEC在燃油控制过程中出现的参数偏差可在一定范围内进行调整，其调整权限范围为3.85— 5.1%N2。
2 发动机推力控制的几个重要感应元件
T2传感器：是一个液压机械式传感器，它感受发动机风扇进口温度，而MEC提供一个伺服燃油压力P7与回油压力Pb的压差信号。当风扇的进口温度升高时，传感器感应元件及膜盒内氦气膨胀，作动壳体内计量活门使其开口变小，使两端压差P7—Pb增大，MEC感受T2的增大后，提高燃油的供量，保持发动机功率的稳定。
CIT传感器：感受高压压气机进口温度，其感温原理同T2传感器。其作用是通过MEC的调节和计算，改变VSV/VBV的工作状态。在N2不变的情况下，当CIT感受到较高温度时，高压压气机进口空气压缩性差，压气机后级通道能力减小，为了保持发动机功率的稳定，MEC通过伺服燃油压力调节压气机前可调静止叶片，和低压压气机出口的可变放气活门，使VSV通道关小。VBV开大放气，以协调压气机前后通道能力，防止喘振发生，保持发动机工作稳定。
Ps12传感器：作为发动机调节推力时压力高度的近似反映，风扇进口静压信号Ps12同时输送给MEC和PMC。当Ps12空气信号管因破裂或接头松动而漏气时，MEC和PMC感受Ps12比实际风扇进气静压大，既发动机感受压力高度比实际低，造成供油量减小，转速N1/N2偏低。
3 燃油控制系统常见的故障及解决方法
（1）启动高温。MEC是此故障的主要原因。由于燃油的问题，MEC在使用到6000-8000小时以上时，会引起MEC内针状轴承和燃油控制连杆磨损，导致启动过程燃油流量偏高，造成启动温度高。在证实VSV/VBV和T2/CIT系统工作正常后，更换MEC就可以解决。
（2）加/减速慢。加速慢主要是由发动机性能衰退导致的，在证实VSV/VBV和引气系统工作正常，对VSV进行动态校装或调节燃油比重可以消除换缓解该故障。另外，在旧发动机上装新MEC都会出现发动机和MEC不匹配的问题，就会出现加速性慢的现象。
（3）起飞温度高。主要原因是CIT传感器的热漂移和MEC故障。VBV活门的关不到位卡阻也能产生起飞温度高，同时也应该考虑发动机是否有本体损伤，进行必要的孔探检查。
（4）油门杆不一致。油门杆不一致一般指空中使用自动油门时左右油门杆不齐平，有时伴随其他现象如一侧发动机启动慢、慢加速、起飞排气温度高等。对于自动油门不一致，又分为两种情况：如果油门杆不一致时发动机参数也相应不一致，则故障原因自动油门伺服机构失效或发动机油门钢索阻滞，飞行员需调节油门杆并监视双发参数使其保持一致；如果油门杆不一致但左右发动机主要参数（推力指数N1等）保持一致，相应如人工将油门杆推齐，则出现发动机参数不一致，则说明发动机操纵系统校装不当或发动机推力系统故障，而自动油门系统有效保证了双发推力匹配，工作正常。通常反映的油门杆不一致多数属于后一种情况，并且多是由于发动机推力（燃油）控制系统故障引起。
产生故障的原因有六点：T2/CIT传感器失效、PS12管道漏气、VSV/VBV校装不正确、MEC功率部分调整不当、PMC故障。其原因主要为T2传感器产生了热漂移，其次CIT传感器热漂移和部分功率调整不当。部分功率调整不当多半可能是故障开始反映时，维护人员对试车参数偏差原因判断不准，而一概对高、低慢车和部分功率转速进行调节，而当真正故障因素进一步恶化时，油门杆不一致现象进一步重现，此时如排除原始故障原因，则已经调节的部分功率参数可能超出正常范围而成为新的故障原因。
参考文献：
[1]胡君.CFM56-3发动机启动、加速慢故障分析[J].航空工程与维修，2002（04）.
[2]敖良忠.CFM56-3发动机控制参数传感器故障分析[J].中国民航飞行学院学报，2001（03）.