课程设计-蹇睿-孙博

1、目 录第一章 CFM56-7B发动机概述1.1 CFM56-7B发动机介绍1.1.1 CFM56-7B研制情况1.1.2 CFM56-7B结构和系统1.2课程设计题目分析1.2.1 相关系统1.2.2 相关书籍第二章 滑油系统 2.1 滑油系统结构和功用2.1.1 滑油用途 2.2 滑油系统结分系统构和功用2.2.1 滑油储存系统2.2.2 滑油分配系统2.2.3 滑油指示系统第三章 故障分析3.1 故障现象分析3.2 故障原因分析3.2.1 可能故障原因3.2.2 故障原因分析3.3 FEMA分析第四章 排故流程图小结附录：工卡第一章 CFM56发动机概述1.1 CFM56-7B发动机介绍1

2、.1.1 CFM56-7B研制情况1969年法国政府针对国际民用航空市场形势提出了研究10t推力级涡扇发动机的课题，法国SNECMA公司经过分析和调查，1971年底选择了美国GE公司作为合作伙伴，以美国F101军用涡扇发动机的核心机为基础发展满足80年代飞机低油耗、低噪声、低污染要求的发动机。1971年11月两家公司决定联合研制10000daN级的大涵道比的发动机。1972年2月完成设计并开展试制，1974年9月正式组成CFM国际公司，发动机定名为CFM56，试制的头两台发动机相继在两家公司试车台试车。CFM56-7 1993年11月开始发展的一个型别，原编号为CFM56-3XS。即在CFM5

3、6-3型基础上采用直径为1.55m的24个3D宽弦中空风扇叶片，设计新增压级，采用双环腔燃烧室，因此与CFM56-3相比，噪声和污染显著降低，维护成本降低约15%，而发动机可靠性保持不变。目前研制的6个型别，即CFM56-7B18、-7B20、-7B22、-7B24、-7B26、-7B27，推力为864811730daN。（19.5Klbs27.3Klbs）图1-1为CFM56-7B发动机。1.1.2 CFM56-7B结构和系统这种发动机是高涵道比，双转子，轴流式的先进涡扇发动机。发动机通过安装节连接在机翼支板上，吊挂位于核心机的前后位置。包皮是围绕发动机，为发动机提供光滑的气动表面以及提供部

4、件和附件的保护。此发动机主要有三部分组成：风扇模块（Fan module）,核心机模块（Core module），低压涡轮模块（LPT module），共17个小模块，其中风扇4部分，核心机8部分，低压涡轮3部分，还包括转换齿轮箱（TGB）和附件齿轮箱（AGB）。发动机长2.51m，宽2.12m，高1.83m。发动机净重2384kg。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24片3D宽弦中空转子叶片，叶片长度为0.52m，每个叶片都是燕尾型基座，且配合垫片使用。叶片底部刻有件号，序列号，动量数值和厂家代码。增压级：3级轴流式。一个压气级由一级转子和

5、一级静子组成，其中转子在前静子在后。风扇和增压级组成低压压气机。低压压气机转子转速可达5000rad/min。高压压气机：共9级轴流式。采用盘轴式机匣，第三级与前轴相连，第6,7,8,9级采用双层机匣，目的是为了冷却。高压压气机为燃烧室提供高压高温空气和飞机所需的5，9级引气。其中重要引气包括高压涡轮间隙控制与客舱空调引气。高压压气机转子由高压涡轮驱动并且由3号球轴承和4号滚棒轴承支撑。高压压气机静子结构包括可调静子叶片和固定静止叶片。可调静子叶片是重要的防喘措施。燃烧室：单管环形燃烧室。燃烧室机匣为整体式机匣。位于高压压气机和高压涡轮之间。来自压气机的高温高压空气与20个燃油喷嘴喷出的燃油进

6、行混合，燃烧，产生热能。燃烧室是焊接而成的，每个燃油喷嘴都有扩压器，确保喷出的燃油具有足够的压力。7,8,14,15号喷嘴具有更大的燃油喷角。高压涡轮：1级轴流式，空心冷却。高压涡轮机匣安装连接在燃烧室机匣上。高压涡轮转子主要结构件是由锌合金做成的，是具有高效率的涡轮。高压涡轮转子驱动高压压气机转子，高压涡轮转子通过螺栓直接连接在压气机转子上。低压涡轮：4级轴流式，主要由4号球轴承,5号滚棒轴承支撑。低压涡轮机匣是主要的承力机匣，第二级低压涡轮静子叶片处装有飞机重要的EGT传感器，且低压涡轮驱动风扇和增压级构成的低压压气机。尾喷管：固定面积，其后跟随一个较大的整流锥。高速喷出发动机的高温高压燃

7、气，是飞机获得巨大反推力。控制系统：全权数字式电子控制系统，该系统具有多种功能，功率管理控制，启动、点火、停车控制，燃油控制，主动间隙控制，可变几何控制（VBV,VSV,TBV），反推控制。并可与飞机其他系统组成综合控制和监控系统。可对推力进行精确调节。图1-1为CFM56-7B发动机组成图。图 1-1 CFM56-7B发动机牌号 CFM56-7B类型 涡轮风扇发动机厂商 CFMI公司装机对象 BOEING737-600/700/800/900,BBJ,COMBI,C40A.起飞推力 19.5Klbs-27.3Klbs起飞固定温度 86F/30最大爬升推力 5960lbs涵道比 5.1:15.

8、5:1EGT红线 950100%N1 5175rpmN1转子极限 104%100%N2 14460rpmN2转子极限 105%1.2 课程设计题目分析1.2.1 相关系统课程设计题目为：“oil filter bypass message shows”滑油过滤器被旁通的信息显示。发生这种情况可能的原因是（1）回油滤元件污染：（a）滑油系统污染（b）发动机故障污染。（2）用于过滤器状态监测系统故障：（a）回油过滤器堵塞发射器，s125（b）J7线束（c）EEC发动机电子控制，m1818。1.2.2 相关书籍可能用到航空燃气涡轮发动机系统、CFM56-7 AMM飞机维修手册、CFM56-7 FIM

9、故障隔离手册、发动机状态监控与故障诊断讲义、航空发动机航线维护。1.3 本文研究内容 本文对于发动机的故障研究主要在于发动机滑油过滤器旁通的信息指示。同时研究与该故障相关的各个滑油系统的基本情况和相关故障模式。故障产生的原因，现象，以及如何排除该故障及排故的具体操作流程。第二章 滑油系统2.1 滑油系统结构和功用 CFM567B发动机的滑油系统包括这3个分系统：储存系统，分配系统，指示系统。 储存：滑油储存系统保持连续供给的充足滑油至分配油路。滑油储存系统使你可以做滑油面检查和加注滑油系统。滑油储存系统在滑油箱中保持滑油。 分配：CFM567B发动机的滑油分配系统包括供油系统、回油系统以及通气

10、系统三个部分。 指示：滑油指示系统输送这些数据到显示电子装置（DEU）： 回油滤旁通指示；滑油压力低指示；滑油压力；滑油温度；滑油量2.1.1 滑油用途（1）润滑：减小摩擦力，减小摩擦损失。相互运动的零部件表面被一层一定厚度的油膜所覆盖，金属与金属不直接接触，而是油膜与油膜相接触，这就在相互运动中减小了摩擦和磨损。（2）冷却：降低温度，带走热量。滑油从轴承和其它温度高的部件吸收了热量，在散热器处又将热量传递给冷却介质，从而达到冷却的目的。（3）清洁：带走磨损的微小颗粒。滑油在流过轴承或其它部件时将磨损下来的金属微粒带走，在滑油滤中将这些金属微粒从滑油中分离出来，达到清洁的目的。（4）防腐：在金

11、属部件表面有一层一定厚度的油膜所覆盖，将金属与空气隔离开，使金属不直接与空气接触，从而防止氧化和腐蚀。此外，在有些动力装置上，滑油还被用作其它工作系统的工作介质。例如作为涡桨发动机变距系统和测扭系统的工作介质。滑油的热量可以作为防冰系统的热源。在采用滑油燃油热交换器时，滑油的热量还能对燃油加温，改善燃油系统的高空性能。2.2 滑油系统结分系统构和功用2.2.1 滑油储存系统CFM567B发动机的滑油储存系统为滑油箱。发动机滑油箱具有以下功能： 容纳发动机滑油；从回油中清除空气；做滑油面检查和充加滑油系统。 发动机滑油箱是在风扇机匣上，在3：00位置。可通过滑油箱检查口盖做滑油面检查和充加滑油箱

12、。滑油箱检查口盖是在右风扇整流罩上。也可以打开右风扇整流罩接近滑油箱。 滑油箱有一个油量观测计，一个重力加油口和一个压力加油口。滑油箱有一个油面观测计做发动机滑油量的目视检查。油面观测计是在滑油箱的正面上。使用滑油管重力加油口充加滑油箱。重力加油口是在滑油箱的右侧。滑油加油盖有一个锁住把手。在勤务中洒落的滑油被收集进入溢流口内。滑油溢流口连接至一个泄放管。 在滑油箱底部有一个放油塞放泄滑油。发动机滑油箱容纳约21 美夸脱（20.2 升）滑油。2 号发动机的滑油箱能够容纳比1 号发动机更多的滑油。这是由于机翼的上反角的缘故。滑油箱部位及结构如图2-1图 2-1 滑油箱部位及结构2.2.2 滑油分

13、配系统CFM567发动机的滑油分配系统包括供油系统、回油系统以及通气系统三个部分。图2-2是该型发动机滑油系统的组成图。图 2-2 滑油系统组成图供油系统：滑油从滑油箱流过防漏活门至润滑组件，供油泵增压滑油。滑油从供油泵流至供油油滤。供油滤是润滑组件的组成部分。从润滑组件流出的滑油分3 条油路润滑这些区域：前收油池和转换齿轮箱（TGB）；后收油池；附件齿轮箱（AGB）。 回油系统：回油系统抽回在这 3 个区域的最低处收集的滑油：前收油池；后收油池；转换齿轮箱和附件齿轮箱。从这些区域，滑油流过3 条油路至3 个碎屑监控系统（DMS） 的探测器。3个回油泵抽回这3条回油路中的滑油。滑油从每条回油路

14、流至回油滤，然后流至伺服燃油加热器。滑油从伺服燃油加热器流至主滑油燃油热交换器。在交换器中滑油在加热燃油时冷却。然后滑油通过伺服燃油加热器流回至滑油箱。回油系统也提供热滑油通过伺服燃油加热器加热液压机械装置（HMU）的伺服燃油供油。通气系统：通气系统连接滑油箱与前收油池。在发动机收油池和齿轮箱之间也有内部的气路连接。气路在发动机后部处的排气锥体通至外面。滑油供油路向发动机轴承和齿轮提供干净的滑油以便进行润滑和冷却，它包括一个防漏活门、一个供油泵、一个供油滤。滑油回油路用于将润滑后的滑油送回到滑油箱，它包括三个磁堵、三个回油泵、个回油滤和两个热交换器(伺服燃油加热器和主滑油燃油热交换器)。滑油系

15、统的余油是将发动机内部渗漏出来的滑油通过专门管路排出到发动机外部，防止渗漏出的滑油在发动机内部积碳或其它非正常工作，同时可用于确定滑油的渗漏率，以便判断是否需要对发动机滑油系统进行维护。余油系统包括收油池的余油和附件齿轮箱的余油，前收油池的余油通过一根位于风扇框架6号支板内的余油管排出到发动机外，后收油池的余油通过位于尾喷管内的余油管直接排入尾喷管中，附件齿轮箱渗漏的滑油则通过余油管直接排出到发动机外。滑油系统的通气则是为了使收油池内部的空气压力与外界大气压力保持一致，使得收油池内外壳体之间的压力始终高于收油池内部的空气压力，从而形成对收油池的增压。收油池内的通气空气通过位于风扇轴和低压涡轮上

16、的旋转的空气滑油分离器后进入中央通气管最后经发动机后部的火焰阻燃器进入尾喷管，从而实现与外界大气相通。发动机滑油分配系统结构如图2-3所示图 2-3 发动机滑油分配系统结构2.2.3 滑油指示系统发动机滑油指示系统提供滑油系统信息至显示电子设备（DEU），在P2 中央仪表板上的主和辅助发动机显示器显示滑油系统相关信息。发动机滑油指示系统结构如图2-4所示。图 2-4 发动机滑油指示系统结构 监控滑油系统的部件有滑油量传感器、滑油压力传感器、滑油温度传感器、回油滤堵塞传感器，分别监控滑油量、滑油压力、滑油温度、滑油回油滤状况等数据。其中滑油量传感器直接发送滑油量数据至 CDS/ DEU，3 个其

17、它的部件通过EEC发送信息至DEU。 图2-5 发动机滑油显示器的位置 滑油量传感器是一个电阻式传感器。它使用一个浮筒式磁铁和簧片电门给出滑油信息。它有一个传递信息至DEU的电接头。指示系统使用一个滑油量传感器测量在滑油箱内的滑油量。滑油量传感器直接发送滑油数据至显示电子装置（DEU）。工作时显示电子装置（DEU）供给一个激励信号至滑油量传感器的传感电路。在浮筒式磁铁随油面升高或降低移动时，簧片电门断开或闭合不同电阻的电路。一个与滑油面高度成比例的传感器输出信号传送至DEU。DEU在辅助发动机显示器上显示滑油量。 图2-6滑油油量传感器安装图 图2-7滑油流量指示系统滑油压力传感器在一个壳体内

18、有两个传感元件。每个元件通过一个接头连接到EEC 的一个通道。滑油压力指示系统在显示装置（DU）上显示发动机滑油压力数据。一个滑油压力传感器在润滑组件的出口处测量滑油压力。滑油压力传感器通过发动机电子控制器（EEC）发送滑油压力数据至显示电子装置（DEU）。滑油压力传感器测量在滑油供油泵出口（前收油池/转换齿轮箱（TGB）供油管）和TGB 内腔之间的压力差。滑油压力传感器发送一个电信号至EEC。EEC 改变这个信号为ARINC 429 信号并发送至DEU。DEU通常在辅助发动机显示器上显示滑油压力。 图-8 滑油压力传感器安装图 图2-9滑油压力指示系统滑油温度传感器在一个单个壳体内有两个传感元件。每一个元件连接至EEC的一个通道。两个通道只有一个电接头。滑油温度指示系统在一个公用显示系统（CDS）显示装置（DU）上显示发动机滑油温度数据。滑油温度指示系统使用一个滑油温度传感器测量在润滑组件出口处的滑油温度。滑油温度传感器通过EEC发送滑油温度数据到显示电子装置（DEU）。滑油温度