36-11-发动机引气(CFM56)
只有发动机引气可以在引气时进行压力调节。
上图为左发的示意图,从图中看到,发动机引气有几个关键部件:
- 高压活门 -
HPV
- 中压单向活门 -
IPCV
- 压力调节活门 -
PRV
- 超压活门 -
OPV
- 风扇引气活门 -
FAV
- 预冷器
发动机可以通过HPV从压气机的高压级引气,也可以通过IPCV从压气机的中压级引气。
对于CFM56发动机来说,高压级为第9级,中压级为第5级。
当发动机处于低功率状态时,通过HPV引出;当中压级压力足够时,HPV会关闭,这时通过IPCV引出。
在HPV和IPCV的下游装有一个PRV,引出的空气会通过PRV进行压力调节,当通过HPV引气时,HPV和PRV都能调节压力;当通过IPCV引气时,由于IPCV仅仅是个普通的单向活门,不具备调压的功能,因此这时只能通过PRV调压。
OPV在PRV的下游,当OPV的上游压力达到或超过一定阈值时,OPV会关闭,这样就能防止超压的空气继续流向下游(分配管道)。
FAV将外涵道的风扇低温空气引向预冷器,预冷器安装在OPV的下游,它是一个风冷式的热交换器(预冷器的降温作用有限)。
空气在预冷器降温以后,就会流向分配管道,分配管道将空气分配给各个用户。
HPV
HPV是一个电控气动的蝶形阀,当它的上游气压不足时,由于弹簧负载的作用而处于关闭状态。
在发动机开始启动至慢车位的过程中,由于转速较低,导致压气机前几级的压力较低,无法提供足够的引气压力,所以,空气得从压气机压力较高的后几级中抽出。
CFM56发动机是在压气机的第9级(高压级)抽取空气,在发动机的加速过程中,当高压级的压力达到至少8psi时,作用在HPV阀门上的力超过弹簧的力,从而HPV的蝶形阀被压力顶开,空气开始进入管道。
HPV的口子并不会完全打开,蝶形阀开到满位时也只能打开大约一半的口子让空气通过,这样设计的目的是为了让HPV能够调节其下游的空气静压,这个静压最高不能超过36psi(允许向下偏差3psi),显然,高压级的压力越大,蝶形阀的开度就越大,下游的静压也就越高,因此,HPV能调节的下游静压在8~36psi
。
当HPV的上游静压达到120psi
(允许向下偏差10psi,向上偏差5psi)时,HPV又会完全关闭,HPV和PRV之间有连接了一根感压管,PRV在关闭时通过这根感压管来强制关闭HPV。
有关HPV的详细的工作原理,请参见HPV工作原理
注意
对于使用CFM56和PW6000发动机的A318/A319,在飞行中BMC会让HPV一直保持在关闭状态。
注意
对于使用老款引气设计的CFM56发动机,由于较低的中压级压力会使得HPV一直打开,其推力燃油比(TSFC
)会增大。
为了避免这种情况发生,在吊架的悬臂上装有一个电磁阀,它通过一根感压管连接到PRV-HPV感压管,在巡航中正常引气条件下,BMC通过控制这个电磁阀来使HPV关闭:
- 高度大于15000ft
- 大翼防冰不在ON位
- 正常引气状态(2 bleeds, 2 packs)
- Ps3达到至少85psi(AMM上是85psi,2013版空客教材上是80psi)
- P0低于7.65psi
IPCV
IPCV是一个普通的单向活门,它不能调节压力,当高压级引气时,空气倒流至IPCV的下游时,在压差作用下,阀门关闭,从而防止空气倒流回压气机的中压级。
当CFM56发动机的压气机第5级(中压级)的压力足够引气时,HPV就会关闭,发动机从中压级引气,从而减少压气机的能量损失。
PRV
PRV是一个气动的蝶形阀,通常由弹簧负载保持在关位,当PRV的上游压力达到至少8psi时,PRV才能打开。
PRV调节其下游压力在44±1.75psi。
注意
对于使用老款引气设计的CFM56发动机,PRV调节其下游压力在44±3psi,具体以AMM为准。
PRV会在以下情况下自动关闭(电控模式):
- 预冷器的下游至少连续60秒超温达到257±3℃
- PRV的下游至少连续15秒超压达到57±3psi
- 吊架/大翼/机身的管道周围附近过热
- APU引气活门未关闭
- 相应的发动机的起动机活门未关闭
PRV也会由于机组执行某些动作而关闭(电控模式):
- 释放发动机火警电门
- 关闭发动机引气
PRV的气控模式只有一种功能:逆向气流保护,当探测到预冷器的出口和PRV的进口之间有压差时,即即将发生倒流时,PRV会关闭,防止反向气流。
PRV的阀体里还装有热熔丝,当发动机温度到达450±25℃时(失火),PRV也会关闭。
有关PRV的详细的工作原理,请参见PRV工作原理
OPV
OPV是一个气动的蝶形阀,通常由弹簧负载保持在开位。OPV完全靠气动,它不能从驾驶舱里控制。
OPV在其上游压力达到75psi时,开始关闭,达到85psi时,完全关闭,35psi左右时,又会重新打开。
注意
上面是在空客2013版教材中的OPV的开关阈值,实际上对于不同件号的OPV,其阈值是不一样的,例如:
- P/N: 6740B05xxxx,81~85psi时开始关闭,超过85psi时,完全关闭,小于50psi时,重新打开
- P/N: 6740E01xxxx,81~85psi时开始关闭,超过85psi时,完全关闭,20~57.20psi时,重新打开
- P/N: 6740F01xxxx,81~85psi时开始关闭,超过85psi时,完全关闭,29~56psi时,重新打开
- P/N: 6740B03xxxx,79.78~85.57psi时开始关闭,84.13~89.92psi时,完全关闭,34.95psi时,重新打开
- P/N: 6740B01xxxx,55psi时开始关闭,34.95psi时,重新打开
请以AMM中的值为准
FAV和预冷器
FAV是一个气控蝶形阀,通常由弹簧负载保持在关位,当其上游压力达到至少8psi时,才会打开。
FAV和预冷器配合,将预冷器下游的空气温度控制在200±15℃。