CFM56―5B发动机压气机防喘方式浅述

1、CFM56 5B发动机压气机防喘方式浅述中图分类号： S995 文献标识码： A 文章编号： 1009-914X（2018）16-0293-01CFM56-5B 发动机是一种先进的风扇涡轮发动机。它采 用了多级轴流式压气机对空气进行压缩，提高空气压力，为 燃气膨胀作功创造条件，以改善发动机的经济性，增加发动 机推力。由于多级轴流式压气机气流通道横截面积延轴向逐 级减小，且压气机增压比与压气机转速成正比，压气机转速 降低时压气机增压比也随之降低，当通道横截面积的变化与 降低的压气机增压比不相适应时出口面积就会显得太小而 进口面积显得太大，造成多级轴流式压气机前几级流速低、 攻角大，后几级流速高、

2、攻角小。这就使得多级轴流式压气 机在非设计工作条件下易于发生喘振。压气机喘振会使压气 机叶片断裂，引起发动机熄火停车，严重威胁飞行安全。CFM56-5B 发动机为了避免多级轴流式压气机在非设计 工作条件下发生喘振采取了多种防喘措施，主要的防喘措施 有以下几种：1. 采用双轴结构（即双转子） 。将压气机分为两个转子， 分别由各自的涡轮带动，于是一台高增压比的压气机就成为 两个低增压比的压气机。若在设计状态下压气机的两个转子 的转速相同，当转速降低后，压气机前几级攻角加大，后几 级攻角减小。因而当转速降低后带动低压压气机所需要的功 率要大于高压压气机，由于压气机的两个转子由各自的涡轮 带动，于是低

3、压压气机就自动处于较低的转速下工作，使攻 角?p小，达到防喘的目的；而高压压气机就自动处于较高的 转速下工作，使攻角增大（攻角的绝对值减小） ，防止堵塞 产生，从而避免了喘振的发生。2. 采用可变静子叶片系统 （即VSV系统）。由于压气机在低速工作时前几级和末几级的攻角偏离最大，首先产生分离， 所以转动这些级的导流叶片，可以使气流在进入下一级工作 叶轮时减小或加大攻角，避免产生气流分离，防止喘振的发 生。因此CFM56-5B发动机通过采用 VSV系统改变高压压气 机前四级静子叶片的角度来控制通过高压压气机的气流。VSV系统由ECU发出信号到HMU，由HMU输出燃油压力到VSV作动器来对可变静子

4、叶片进行操纵，从而达到防喘的目的。3. 采用可变放气活门系统（即 VBV系统）。CFM56-5B发 动机采用的可变放气活门系统是通过 12 个放气活门来控制 低压压气机出口到高压压气机进口间的气流，防止喘振的产生。当压气机转速低于一定数值时 ECU输出电控信号到 HMU， HMU输出燃油压力到 VBV燃油齿轮马达，燃油齿轮马达驱 动柔性轴带动主放气活门作动，主放气活门通过柔性轴带动其余 11 个放气活门打开放气。其目的是增加低压压气机的 空气流量，避免低压压气机因攻角过大而产生气流分离；同 时也避免高压压气机进口流速过大，攻角为负值，使增压比 和效率降低的现象出现，达到防止喘振的目的。 VBV

5、 系统活 门的位置是根据修正后的 N2 和 N1 转速来决定的， 当发动机 在低转速或过渡态工作时，低压压气机提供的气流量大于高 压压气机所需的气流量，因此,VBV系统活门打开一定角度， 将过量的气流排到风扇排气中，使低压和高压压气机匹配， 提供良好的加速性和防喘；当在快减速时，活门全打开，达 到防止压气机喘振的目的。VBV系统是由ECU控制、HMU来的高压燃油作动的。该系统包括一个燃油齿轮马达、一个 止动机构、一个主活门、一个主柔性轴、十一个活门、十一 个柔性轴以及一个位置反馈传感器组成的。该系统有四个主要功能：1. 根据 HMU 提供给齿轮马达的燃油压力差来作动活门 达到一定的位置。2.

6、在整个行程中使 12 个活门机械同步。3. 在每个行程完成后限制活门的位置。4. 提供活门位置反馈信号给 ECU。系统在工作时，HMU来的压力燃油驱动 VBV齿轮马达， 马达通过主柔性轴作动主活门，主活门通过 11 个柔性轴作 动其它 11 个活门，位置反馈机构将活门位置信号输送到ECU， ECU控制系统活门的打开或关闭并接收位置反馈信号，从而 形成对该系统的闭环路控制。如果VBV系统出现问题，会导致发动机超温或压气机喘 振等严重后果，所以该系统应予以密切关注。根据平时遇到 的故障现象，我们认为VBV系统出现问题的原因主要集中在 活门的卡阻上，由于该活门是高价件且价格不菲，如果发现 问题就更换

7、必定会耗费大量的资金，是否能采取一些措施延 长活门的使用时间呢？带着这个问题，我们与活门的生产厂 家HONEYWELL进行了联系，厂家告知我们活门上有一注油 口，可对其进行注油润滑工作。了解到此情况之后，我们对 更换下来将要送修的活门进行了仔细的检查和注油工作。通 过检查与分析，我们发现 VBV活门是一个纯机械部件，柔性 轴的轴向转动通过两个伞形齿轮的作用转变为内部球螺杆 的绕柔性轴垂直方向的转动， 然后通过球螺杆 (BALLSCREW) 与转换螺帽(TRANSLATINGNU)的作用转变为活门的打开与 关闭动作。检查中还发现各转动部件之间的润滑油脂经过长 时间的使用与污染已凝结，不仅起不到润滑作用，反而对转 动产生了阻碍作用， 从而导致了活门的卡阻， 我们分析认为， 如果定期地对活门加注新鲜油脂(牌号：MIL-G-81322)，改善内部的摩擦状况，对活门使用时间的延长是有所帮助的， 并且我们的注油试验也取得了较好的效果；另外，由于该活 门没有固定的使用寿命，属于视情更换件，所以定期注油施 延长活门使用时间的的预防性措是可行的。这样就能达到延 长活门使用时间的目的，并可为公司节约一定的资金。以上三种 CFM56-5B 发动机采取的防喘方式中，以 VBV 系统故障较为常见。 我们公司执管的飞机曾多次出现 VBV 活 门打不开或无法闭合等故障，对飞行安