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737NG 发动机燃油与控制--燃油分配

 zhanghe1011 2020-03-22

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燃油与控制系统
燃油与控制系统计算发动机达到指令推力所需的燃油量,将计量的燃油供往燃烧室。发动机燃油与控制系统同时也提供必须的燃油给发动机空气系统以便发动机高效稳定地工作。
发动机燃油与控制系统有以下三个子系统:
  • 燃油分配

  • 燃油控制

  • 燃油指示

所有的燃油与控制部件在发动机上,飞机燃油系统提供燃油给发动机燃油与控制系统。飞机同时发送/接收数字或模拟控制信号给/从发动机燃油控制系统,发动机燃油与控制系统使用这些信号来控制发动机并将发动机的状态信息传输给飞机其他系统。
  • EEC

EEC控制发动机燃油与控制系统。EEC有A/B两个通道,均使用输入的数据计算并将指令值发送给发动机燃油与控制系统。

  • 飞机燃油系统

飞机燃油系统从主油箱和中央油箱提供增压的燃油。在到达发动机之前,燃油会经过游箱增压泵、翼梁活门。
  • 发动机吊架

发动机吊架上有一个插头提供飞机型号数据给EEC,EEC据此判断飞机的最大取证推力,取证推力不同于发动机的额定推力。最大取证推力是指当推力手柄推到最大止动位时发动机所产生的推力,额定推力是指自动油门指令的最大推力。插头同时会告诉EEC发动机的安装位。
  • 发推系统

EEC从LVDT获得反推滑套的位置,在反推滑套移动过程中,EEC使用这个位置信息来限制发动机推力。在空中,如果EEC发现反推滑套放出,它将指令发动机慢车。EEC发送反推滑套的位置信息给DEU以显示在DU上。
  • 控制台

EEC使用油门杆解析器TLR来得到油门杆解析角度TRA,以此计算发动机的指令推力。EEC同样发送TRA给自动油门计算机。
启动手柄和灭火手柄直接发送信号给HMU中的高压关断活门HPSOV,这使得机组可以在正常或者应急情况下关断发动机。EEC不能关闭HPSOV。
在慢车位,启动手柄通过DEU发动一个启动信号给EEC,同时也直接发送点火电源给EEC,EEC操作发动机点火系统。
  • 发动机活门关闭灯

发动机活门关闭灯显示HPSOV的位置。该灯明亮时指示活门正在转换位置或者不在指令位。当活门在指令关闭位时,该灯暗亮。当活门在指令打开位时该灯熄灭。
  • DEU

EEC通过DEU从以下飞机系统和部件获得输入:
  • 发动机与燃油指示

  • 启动手柄慢车或者关断指令位

  • ADIRU1/2

  • FMC和CDUs

  • FDAU飞行数据采集组件

EEC通过发动机上的诸多传感器给DEU发送输入数据,DEU发送其中的一些数据给显示组件DUs作为发动机的主、次参数显示。
ADIRU通过DEU发送大气总压、静压和总温数据给EEC,EEC利用这些数据来控制发动机推力。
FMC给CDU和DEU之间提供一个连接,FMC也为EEC提供目标推力。CDU显示EEC的维护信息,并发送指令给EEC以进行BITE测试。
FDAU收集发动机参数,记录在FDR中。
  • 发动机控制灯和EEC电门

当EEC探测到某些故障时,它将通过DEU发送信号给P5头顶板上的发动机控制灯。如果该灯点亮,飞机不可放行。如果EEC在软或者硬备用模式,其将发送一个信号给P5顶板上的EEC ALTN灯。当EEC电门在OFF位时,EEC转换到硬备用模式。主警告灯和发动控制灯、ALTN灯同时点亮。
发动机燃油与控制——燃油分配
发动机燃油分配系统提供燃油给发动机,用于燃烧室燃烧和伺服系统操作。飞机燃油系统提供燃油给发动机燃油分配系统。
以下为燃油分配系统的主要部件:
  • 燃油泵组件

  • IDG滑油冷却器

  • 燃烧室分级活门BSV

发动机燃油泵组件从飞机燃油系统获得燃油。燃油泵组件给HMU中的伺服和计量部分提供增压过的燃油,泵中的油滤用以清洁供往HMU中的燃油。
在燃油进入HMU之前,以下部件用来加热燃油:
  • IDG滑油冷却器

  • 滑油/燃油热交换器

  • 伺服燃油加热器

来自燃油泵的燃油经过IDG滑油冷却器,供往滑油/燃油热交换器,然后再次回到燃油泵组件,此时燃油经再次增压成为高压燃油,高压燃油供往HMU,其中一部分供往伺服燃油加热器之后再到达HMU成为伺服燃油,另一部分直接进入HMU成为计量燃油。
燃油泵总是给HMU提供超过其所需的燃油量,HMU未使用的燃油(旁通)回到了IDG滑油冷却器的出口,之后便返回燃油泵。
计量后的燃油通往燃油流量发射器,供往燃油喷嘴用于燃烧。
对于有些构型的发动机,来自喷嘴油滤的燃油去往未分级的燃油喷嘴和燃烧室分级活门BSV,当BSV打开时,燃油供往分级喷嘴。分级和未分级的喷嘴均提供雾化的燃油给发动机燃烧室。
发动机燃油分配系统的相关部件的位置见下图:在燃烧室周围有20个喷嘴。
相关部件介绍:
  • 燃油泵组件

燃油本给发动机操作提供增压的燃油,其有组成有两个部件:
1. 燃油泵(高压/低压)
2. 油滤
下图简单表述了燃油路径。
燃油泵
燃油泵组件中有一个低压泵一个高压泵。油泵增加燃油压力并通过热交换器将燃油用于伺服系统和燃烧室燃烧。
低压泵是离心泵,这种泵可以在低燃油进口压力下运转,对部分液体部分蒸汽的燃油进行加压,燃油泵出口压力较低,这样可以使得热交换器更轻冷却更有效果。
高压泵是齿轮泵,这种泵会产生高压油液,高压是燃油在进入燃烧室之前产生强压雾状油雾所必须的。同时高压燃油可以有效驱动发动机伺服作动器。
附件齿轮箱中的一个轴带动燃油泵组件转动,燃油泵组件通过一个快卸环安装子啊附件齿轮箱后部,HMU安装在燃油泵组件的后部。
燃油滤
燃油泵中有两个燃油滤,分别为:燃油滤和伺服冲刷油滤。
燃油滤有一个航线可更换的滤芯,一个旁通活门是油滤组件的一部分。如果杂质开始堵塞油滤,P5板上的燃油滤旁通灯将会点亮;如果油滤完全堵塞,旁通活门打开,燃油将直接流往高压泵。
伺服冲刷油滤清洁供往HMU伺服部分的燃油。这个油滤也有一个旁通活门,如果杂质堵塞了冲油滤,旁通活门打开,燃油就直接供往伺服系统。如果伺服冲刷油滤堵塞,飞机上没有任何旁通活门打开的指示。伺服冲刷油滤不是航线可更换件。
  • IDG滑油冷却器

顾名思义,这个冷却器冷却IDG滑油,同时也是给燃油加热。加热的燃油可以防止燃油中的水分结冰,如果有结冰,将会造成燃油滤、伺服系统部件、燃油喷嘴堵塞。
在燃油路上,IDG滑油冷却器有一个旁通热交换器的活门,如果热交换器堵塞,燃油将会旁通IDG滑油冷却器,此时发动机会继续工作。驾驶舱没有IDG滑油冷却器被旁通的指示,除非IDG由于滑油温度过高而脱开。
  • 伺服燃油加热器

伺服燃油加热器给供往HMU中伺服系统的燃油进行加热。它使用发动机滑油回油温度来加热伺服燃油,同时帮助冷却发动机滑油回油。伺服燃油加热器就安装在发动机滑油/燃油热交换器上。
  • 燃油喷嘴油滤

燃油喷嘴油滤收集来自高压油泵和HMU中的杂质,该油滤的燃油进口连接在燃油流量发射器的出口。
  • 燃烧室分级活门

(某些构型发动机)在燃烧室腔的周围,有10个未分级和10个分级的燃油喷嘴。BSV燃烧室分级活门控制供往10个分级喷嘴的燃油。BSV有开位和关位,EEC发送信号给HMU来控制该活门关闭。
当BSV活门关闭时,燃油只供往10个未分级的喷嘴。在低的燃油/空气比时,可以使10个未分级的喷嘴喷出压力很大的油雾。强的油雾可以防止发动机在雨雪情况下熄火。低的燃油/空气比一般发生在飞机下降阶段,当推力指令减小时。高的燃油/空气比时,BSV打开使得燃油也流经10个分级的喷嘴,此时,20个喷嘴都在工作。BSV有四个电门,每个EEC通道从两个电门处得到信号。可以通过在CDU上进行EEC BITE来查看BSV的电门位置。
  • BSV功能介绍

EEC通过以下输入来监控燃烧室中的燃油/空气比:
  • T3(高压压气机出口温度)

  • PS3(高压压气机出口压力)

  • FMV位置(燃油流量)

  • N2转速

  • 来自DEU的空地信号

EEC基于燃油/空气比来控制BSV,低燃油空气比时,EEC激励HMU中BSV的电磁线圈,HMU然后发送伺服燃油压力来闭合BSV,此时计量后的燃油不供往10个分级喷嘴;高燃油空气比时,EEC不激励HMU中BSV的线圈,HMU卸去BSV的伺服燃油压力,BSV打开,20个喷嘴同时工作。BSV有超控功能,在高燃油流量时,当BSV被HMU指令在关断位时,超控活门可以使得BSV打开。高燃油流量伴随着高燃油压力,使得超控活门堵住BSV控制燃油的回流,BSV往复活门两端的燃油压力趋于一致吗,此时弹簧力作动往复活门到打开位。超控活门确保BSV在被错误地指令关闭时,发动机仍然能够提供指令推力。
EEC在以下情况下将指令BSV打开:
  • N2转速小于55%

  • N2转速大于80%

  • 发动机在地面处于稳定状态

  • EEC无法读取BSV的位置

当以下情况任一发生时,EEC将发现一个不可放行的情形并将信息发送给DEU:
  • BSV失效在闭合位

  • BSV电磁线圈的控制电流超出了规定范围并且EEC在单通道情况下

当DEU感受到飞机在地面并且EEC探测到不可放行的情况时,DEU将激励发动机控制灯和主警告灯点亮。
  • 燃油总管和喷嘴

燃油总管:
燃油总管分为未分级的燃油总管和分级的燃油总管。未分级的燃油总管在HMU中HPSOV在开位时,连续提供燃油流量;分级的燃油总管给10个分级燃油喷嘴提供燃油。当BSV打开时,10个分级的燃油喷嘴才能得到燃油。
燃油喷嘴:
每一个燃油喷嘴有主和次级燃油流量,燃油压力大约15PSI时,燃油喷嘴的主级流量模式工作。当燃油压力增加到近125PSI时,次级流量模式也打开。喷嘴上的色环用以识别喷嘴类型,四个喷嘴有银色色环,该色环喷嘴燃油流量高,相邻于点火电嘴,强的油雾加上靠近点火电嘴可以助力发动机启动,帮助发动机在雨雪、结冰的情况下连续工作;剩余16个有蓝色色环,该色环喷嘴燃油流量低。燃油喷嘴均安装有一个保护罩,保护罩包在燃油总管和燃油喷嘴的连接处,这会避免接头漏油时,油液渗漏至燃烧室壳体上。
下图室燃油分配图:
当FMV位置信号不可用时,EEC使用燃油流量发射器的信号来控制发动机。

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