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中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 Journal of China Civil Aviation Flying College

December 2001 Vol.12 No.4

　 ＣＦＭ５６－３ 发动机引气系统低压故障分析　
宋静波 （广州民航职业技术学院）
摘 要：发动机引气系统是保证飞机空调、增压、大翼防冰、液压等系统安全可靠工作 的前提。引气系统低压是发动机引气系统的常见故障，但在有些情况下，按照常规的排故方法并 不能找出低压故障的原因。根据引气系统原理图进行故障分析，可以缩小故障范围，分析故障原 因，是解决引气系统疑难故障最有效的方法。 关 键 词：发动机 引气系统 低压 故障 中图分类号：V263.6 文献标识码：A CFM56-3 发动机是由 CFMI 设计制造， 安装于 B737-300/400/500 型飞机上。其引气系统在整个飞 机系统中有着重要的作用。发动机引气系统主要用 于向空调系统、增压系统、大翼及发动机整流罩热 防冰、液压油箱及水箱提供经过调节的增压空气。 如果发动机引气压力过低，将会影响相关系统的工 作。在实际维护工作中，引气压力低是发动机引气 系统中的常见故障。本文将根据实际维护工作中的 排故实例，分析引气系统低压故障的原因。 预冷器 控制活门 风扇 预 冷 器 PRSOV 高压级 控制器 9级 490°F 过热 电门 预冷 器控 制活 门传 感器 450°F 恒 温 器 　一、ＣＦＭ５６－３ 发动机引气系统基本组成及工作 情况　 CFM56-3 发动机引气系统主要由高压级活门 及控制器、预冷器及预冷器控制活门、调压关断活 门（以下简称 PRSOV） 、490 °F 过热电门、450 °F 恒温器及预冷器控制活门传感器组成，如图 1。 发动机引气可来自发动机压气机第 5 级或第 9 级。5 级引气仅有一个直径为 3.5 in 的引气口，

PRSOV 控制器

单向活门 5级

高压级活门 图 １　　ＣＦＭ５６－３ 发动机引气系统原理图　

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位于发动机压气机第 5 级 9 点钟位置；9 级引气共 有 4 个直径分别为 1.5 in 的引气口，平均分布于发 动机第 9 级压气机周围，高压引气总管从 10 点钟 位置通过底部，延伸到 2 点钟位置。 发动机在起飞、爬升及巡航功率下，5 级引气 可以满足供压，因此，在正常情况下，引气系统由 发动机压气机的第 5 级供气。但是，在低发动机功 率情况下，发动机第 5 级的引气压力较低，不能满 足用压系统的需要，此时将打开高压级活门，使发 动机第 9 级引气压力供往系统。高压级活门由高压 级控制器控制，它通过感受 9 级引气压力，来控制 高压级活门的打开。当 9 级引气压力低于 110 PSI 时，高压级控制器控制高压级活门打开，使发动机 压气机的 9 级引气供往系统。 高压级活门在打开后， 将调节其出口压力不超过 33 PSI。 PRSOV 是一个相当重要的部件，它的主要作 用有三个：限制活门下游压力在 45 PSI，限制下游 温度为 450 °F 以及提供引气关断功能。 引气系统中的 450°F 恒温器将感受到的温度信 号传递到 PRSOV， 当温度超过 450°F 时， 它将调节 PRSOV 作动器控制腔的压力， 以调节 PRSOV 的开 度。由此可以看出，PRSOV 是通过减小其开度来 实现限温的。系统中的 490°F 过热电门可将过热信 号传给 PRSOV 控制器，以实现在引气过热时自动 关断。 预冷器系统的作用是限制引气温度，防止高温 损伤引气管道附近的相邻部件。此预冷器属于空气 —空气式热交换器，其冷却空气来自发动机风扇出 口，热路空气是发动机压气机的 5 级或 9 级引气。 预冷器控制活门传感器将预冷器下游的温度信号 传给预冷器控制活门，预冷器控制活门将根据此传 感器的信号调节活门的开度，通过调节冷却空气 （发动机风扇出口空气）的流量来限制预冷器下游 发动机引气的温度在 390~440 °F。 二、引气系统结构设计特点及可能导致的问题 １．ＰＲＳＯＶ 的限温方式　 PRSOV 活门及控制器本身并不具有专门的限 温装置，它的限温控制是通过减小 PRSOV 活门的 开度来实现的。当预冷器下游温度过高时，450 °F 恒温器内的球阀会逐渐打开，逐渐释放 PRSOV 作

动器控制腔的压力，使其控制腔压力逐渐减小，从 而使 PRSOV 活门逐渐关小。随着 PRSOV 活门的 逐渐关小，通过此活门的流量也随之逐渐减小，即 流经预冷器的热空气流量减小。而相对来讲，预冷 器的冷却空气流量增大，使热空气在预冷器内得到 更充分的冷却，因此可以阻止热空气温度的进一步 升高，以达到限温的目的。这种设计在正常情况下 是不会发生问题的。但如果预冷器控制出现问题， 则会导致引气系统故障。例如：如果预冷器控制活 门卡死在开度很小的位置，则会导致预冷器冷却空 气流量很小，这样会使预冷器的冷却效果降低，从 而导致预冷器下游空气温度升高。 450 °F 恒温器 当 感受到预冷器下游发动机引气温度过高时，就会向 PRSOV 传递过热信号， PRSOV 就会进入限温控制， 而其限温的控制方式就是减小 PRSOV 活门的开 度，而开度减小就会导致引气系统低压故障。因此 可以看出，PRSOV 的限温方式在某些部件非正常 工作时，会导致引气系统故障。 ２．高压级活门与 ＰＲＳＯＶ 控制器的远程控制　 在 CFM56-3 发动机引气系统中，高压级活门 和 PRSOV 活门与它们的控制器都不是一体，高压 级活门位于发动机压气机第 9 级，大约 3 点钟的位 置，而其控制器却位于风扇机匣，大约 1 点钟的位 置。PRSOV 的活门位于 12 点钟位置，而其控制器 位于风扇机匣 4 点钟位置。可以看出，活门与控制 器之间有一条长的管道，此管道将来自控制器的控 制压力通到活门作动器的控制腔。高压级活门和 PRSOV 活门都是气动力打开的活门，如果控制管 路或接头发生渗气，将会使控制压力减小或完全释 放，从而导致引气系统故障。此种故障虽不经常发 生，但却曾经出现过，而且在引气系统排故中是最 容易被忽略的问题。 三、引气系统低压故障实例分析 某航空公司 B737 飞机机组反映：飞机在起飞 与爬升过程中出现引气压力过低。 起初，地面维护人员按照故障隔离方法并没有 能找出故障原因，后来经过分析引气系统结构图， 才找出了故障的原因。 由于飞机是在起飞与爬升过程中出现引气压 力过低， 首先排除了高压级活门及 PRSOV 的故障，

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这是因为：引气压力过低仅发生于起飞与爬升过程 2．确定引气低压是发生于何种发动机功率状 中，而此时发动机引气是来自压气机 5 级引气；在 态下，并据此初步判断发生故障的区域。如果引气 低发动机功率情况下是由 9 级引气的，如果高压级 低压仅发生于低发动机功率情况下，则其原因可能 活门或调节器故障，则会导致高压引气故障。而从 是高压级引气部分；如果引气低压仅发生于大发动 所反映的故障情况看出，在低发动机功率时引气压 机功率情况下，则可能的原因是预冷器控制活门及 力并未出现异常，因此不可能是高压级活门或其控 其传感器故障；如果引气低压发生于所有发动机功 制器的问题。另外，PRSOV 控制的是整台发动机 率状态，则最可能的原因就是 PRSOV 及其控制器 的引气，如果是 PRSOV 故障，则会导致在所有发 出现问题。 动机工作状态下引气不正常，而不会只在起飞爬升 　　３．根据初步判断的故障区域分析可能导致故 过程中出现异常，所以也不会是 PRSOV 的故障。 障的部件。导致引气系统低压故障的原因较多，但 从故障现象可以知道，并没有出现过引气自动关 常见的故障情况主要是：活门故障，控制器故障， 断，所以也不会是 490 °F 过热电门的问题。后经地 传感器故障。活门故障应主要检查 PRSOV 活门、 面技术人员的检查发现，故障的原因是预冷器控制 预冷器控制活门及高压级活门；控制器故障应主要 活门卡死在小开度的位置。发动机从小功率过渡到 检查 PRSOV 控制器及高压级控制器；传感器故障 大功率工作时，预冷器控制活门应逐渐开大，以调 应注意检查 490 °F 过热电门、 °F 恒温器及预冷 450 节下游的温度。但由于预冷器控制活门卡死，使引 器活门传感器。控制器控制管路渗气引起的低压故 气温度升高达到 450 °F ， PRSOV 进行限温控制， 使 障是最容易忽视的，在排故时需要特别注意。在故 从而关小 PRSOV 活门，导致引气低压。 障分析时应参照系统图，分析确定故障区域，在确 四、引气系统低压故障分析思路 定的范围内进行检查测试，直到最后故障消失。 引气系统低压故障是一种常见故障，其故障主 在实际排故中根据系统图进行有效的故障分 要发生于三个区域，即预冷器控制区，高压级控制 析，可最大限度地缩小故障范围，提高维护效率， 区及 PRSOV 控制区。在进行引气低压故障诊断时 降低维修成本，而且是排除疑难故障的最有效方 可按下列思路进行： 法。 1．首先应确定引气低压是否为假信号。如果 引气总管压力传感器故障，就有可能在引气压力正 常的情况下产生假信号，如果是此种情况，就应更 换引气总管压力传感器。 __________________________________________________________________________________________ (上接第 45 页) 2 丁一汇等．1991 年江淮流域持续性特大暴雨研究 该模式比较成功地模拟预报了产生该次暴雨的环 [M]．北京：气象出版社，1993：155 流形势、急流位置及其强度、暴雨的范围、雨量中 3 民航事故汇编[M]．北京：中国民航出版社 心。该方法对今后在实际工作中，提高对暴雨等强 4 Grell G A , Dudhia J and Stauffer D R. A 对流天气的预报准确率，具有重要的参考价值，使 description of the fifth-generation Penn State/NCAR MM5 数值预报资料在天气预报中发挥更大的作用。 mesoscale model (MM5).NCAR Technical 2．通过分析数值模拟试验的结果表明：凝结 Note,1994,NCAR/TN - 398+STR,138pp． 潜热释放的加热作用对暴雨产生和华南低空急流 5 李毓芳，安塞斯 R　 A.次天气尺度和中尺度预报 的维持是十分重要的。 的初值问题[J]．气象学报，1984，42：499-504 参考文献 1 陶诗言等．中国之暴雨[M]．北京：科学出版社， 1979：225