航空发动机数据

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1、单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章 航空发动机数据系统,第一节 概述,一、作用,：,1）实时测量和显示发动机工作状态的参数。,2）对发动机及其工作系统进行检查、检测、状态监控和故障诊断。,3）推力管理、燃油控制、压气机防喘、热端部件冷却、间隙控制、状态监控、安全警告等。,二、组成：,测试：,转速、扭矩、振动、冲击、流体（液体或气体）介质的温度、压力、流量、密度、油量等。,显示：,早期显示仪表,现代电子显示（电子综合显示系统）。,特点：,信息量大，综合化程度高，形象、直观；显示与检测、控制交联。,全权限数字电子控制系统（FADE

2、C）:,与EEC9（或ECU）结合控制发动机。,12/11/2024,1,第二节 典型的机载测试与显示系统,一、概述,FADEC系统将传感器采集、数字信号传给EEC（ECU），经计算判断，发出指令控制发动机。,显示系统：EICAS或ECAM,二、boeing747-400飞机的机载显示系统,发动机指示及机组警告系统（EICAS）,1、驾驶舱EICAS系统：主发、辅发、警告、警戒、忠告、状态和记忆等。,2、系统数据汇总：感受、传送和显示发动机工作参数/信息。,3、性能指示系统：发动机压比（EPR）、N,1,、N,2,、T,t4.95,和燃油流量等。,1）发动机压比（EPR）系统；,12/11/2

3、024,2,2）低压转子（N,1,）系统,3）低压转子（N,2,）系统,4）发动机排气温度（T,t4.95,）系统,5）燃油流量系统,12/11/2024,3,4、机械状态指示系统,1）滑油量指示系统,2）滑油压力指示系统,3）滑油低压警告系统,4）滑油温度指示系统,5）振动监视系统,12/11/2024,4,三、Airbus320飞机机载测试与显示系统,1、飞机中央监控系统ECAM系统,功能：发动机与警告显示（E/WD）,飞机系统显示（SD）,2、ECAM四种工作模式,1）人工模式（超控所有其它模式）；,2）故障模式：主警告/告戒时自动显示；,3）咨询模式：有参数漂移时自动显示；,4）飞行阶

4、段模式：对应于飞机的飞行状态自动显示。,12/11/2024,5,第三节 航空发动机主要测试参数和传感器,基本要求：,测试精度满足发动机控制；,能够承受发动机上严峻工作环境条件（-601200,0,C）；,耐腐蚀、油雾或在油中浸泡；,抗冲击和振动；,对发动机流场、结构、强度影响小；,结构简单、重量轻、工作可靠、安装牢固，装拆、检查、更换方便。,温度测量：热电偶4001200,0,C,电阻温度计-60400,0,C,压力测量：晶体振荡式传感器可靠性高、稳定性好,转速传感器：齿轮式,12/11/2024,6,位移和转角测量：可变差动变压器（LVDT和RVDT）,一、转速及传感器,直接式：r/min

5、(活塞式发动机),相对转速：x%n,max,磁电感应式传感器（PW400、RB211、V2500、A320）,EEC发电机（N,2,转速信号源）,12/11/2024,7,二、温度及传感器,1）排气温度、发动机进气温度、大气温度、座舱温度、防冰温度,2）滑油温度、燃油温度,3）形式：热电阻式、热电式,1、热电阻式传感器：测量较低温度进气、燃油、液压油及防冰等温度测量。,2、电热（热电偶）式温度传感器：测量较高温度,A320排气温度：9个热电偶,PW4000温度传感器,：（6处）T,t2,，T,t3,，T,t4.95,，燃油温度，滑油温度，3号轴承滑油温度。,双铂金属丝电阻元件：T,t2,双镍铬

6、/镍铝热电偶：T,t3,，T,t4.95,，燃油温度，滑油温度，3号轴承滑油温度。,12/11/2024,8,三、压力测量机传感器,功用：健康检测,测量：进气压力、排气压力、燃油压力、滑油压力等,静态压力测量：,动态压力测量：,静压测量：,总压测量：,传感器：应变式、电容式、压阻式、压电式、谐振式、差动式。,晶体振荡式压力传感器：可靠性高、稳定性好，适合于发电机控制和监测。,谐振式压力传感器形式：弦振式、振膜式、振筒式等。,PW4000压力传感器（4处）：p,amb,、p,t2,、p,t4.95,、p,b,(燃烧室),12/11/2024,9,四、流量及传感器,质量流量,体积流量,涡轮流量传感

7、器：前后直管段长度应大于15倍和5倍,磁电式转换器：,磁阻式、感应式,、霍尔元件、光电元件变换器等；,涡轮流量传感器特点：精度高、线性特性、测量范围宽、反应灵敏、压力损失小等。,五、振动及传感器,(P390,表11.2)位置：风扇轴承、压气机、中介机匣、涡轮,传感器：速度式、加速度式,1、速度式测振原理,2、加速度式振动传感器原理,12/11/2024,10,六、位移测量,差动变压器式位移传感器,形式：1）II型；2）螺旋管型；3）“山”字型,特点：结构简单、灵敏度高、线性度好、测量范围宽。,12/11/2024,11,第四节 航空发动机整机平衡,转子动平衡：工艺平衡、装配平衡、整（本）机平衡

8、,一步平衡、多步平衡,刚性、拟刚性转子平衡，柔性转子平衡,单元体设计与转子动平衡的要求,整机平衡方法：,1）三圆平衡法：测试原始不平衡，三次试验（车）配重，获得所需平衡配重和相位，精度较低；,2）三矢平衡法：测试原始不平衡，经一次试验（车）配重，可获得不平衡矢量，精度较高。,3）PW4000低压压气机转子本机平衡,相位键（传感器）：音轮宽槽。,12/11/2024,12,第五节 航空发动机状态监视与故障诊断,一、状态监视与故障诊断的作用,早起定时维修，视情维护,民航适航条例规定：监视参数15个以上,B747，A320监视参数已超过15个,1970年，美普惠公司，ECM I状态监视与故障诊断系统

9、,1977年，美普惠公司，TEM I状态监视与故障诊断系统,1981年，美普惠公司，TEM II状态监视与故障诊断系统,1982年，美普惠公司，ECM II状态监视与故障诊断系统,1983年，美普惠公司，TEM III状态监视与故障诊断系统,1985年，美GE公司，ADEPT状态监视与故障诊断系统,1994年，美GE公司，ADEPT状态监视与故障诊断系统从6.1发展到10.1版本。,12/11/2024,13,二、状态监视与故障诊断系统,1、系统组成：机载设备、地面设备,记载设备：压力、温度、转速、振动；,飞机综合数据系统（AIDS）；,发动机指示和机组警告系统（WICAS）;,机载振动监视系

10、统（AVMS）。,地面设备：传输、译码、数据处理、地面维修中心及状态监视和故障诊断软件等。,2、系统功能和效益,功能：监视使用，评定工况，监视发动机状态变化趋势，趋势分析和预报，探测和隔离发动机故障并验证排故情况，评定发动机性能衰退，确定发动机限寿件的寿命消耗和剩余寿命，改进发动机的调整和修正过程，提出维修建议和决策，支持管理和后勤服务等。,12/11/2024,14,效益：提高安全性，避免重大事故，降低空中停车率，降低直接使用成本，延长零部件寿命，减少或避免二次损失，减少维修工时，有计划维修，合理利用人力、设备，节省油耗，节省备件的储备量和运输费用，减少延误和停飞，降低污染，提高航空公司声誉

11、等。,3、状态监控和故障诊断方法,健康程度评定：可用工作时间、低循环疲劳次数、高温或超温工作时间、振动幅值、部件效率、发动机性能、滑油杂质含量、气流金属含量、大小和分布等,基本手段：,1）气路参数分析（GPA）技术：气流压力、温度；燃油流量、转速测量，发动机性能（推力或功率等）参数监视,2）机械状态监视：振动、滑油（压力、温度、消耗量、金属屑收集、光谱分析、铁谱分析等）监视、地循环疲劳监视、叶片振动应力监测、声谱监测等。,12/11/2024,15,3）（地面）无损探测：孔探仪、涡流检测、同位素照相检查、超声波检查、磁力探伤、声发射探测，x射线照相检查、荧光检查、着色检查、液体渗透检查等。,诊

12、断方法：直接对比、趋势分析、参数分析法等,4、发展前景,1）功能不断提高：提高诊断精度，减少误诊率；,2）软件系统标准化，降低陈本，方便使用；,3）监测和诊断系统与FADEC系统一体化设计，以利于发动机控制系统对故障及时作出响应；,4）发展综合诊断技术：气路分析、振动监视、滑油监视等综合在一起，提高诊断精度；发展故障诊断和维修专家系统；,5）发动机寿命监视技术。,12/11/2024,16,思考题,1）简述发动机数据系统的功用、组成和主要元件。,2）简述先进涡扇发动机的机载电子测试系统的组成及功能。,3）状态监控系统和燃油控制系统有哪些主要测试参数？,4）说明互感式位移传感器（差动变压器）的工作原理。,5）简述转速测量系统的组成和工作原理。,6）测量位移可以哪些类型的传感器？,7）电测式温度传感器有哪两种类型？简述什么是热电现象？,8）简述测振系统的功用；测振系统主要有哪些测试参数？,9）简述惯性式振动传感器的力学原理。,10）什么是整机平衡？可用哪些方法进行整机平衡？,11）简述发动机状态监视和故障诊断系统的功用和组成。,12/11/2024,17,