ДВУХКОНТУРНЫЕ ТУРБОРЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Заведующий кафедрой
к.т.н. __
(учёное звание и степень)
___ Глазков А.С. __
(подпись, фамилия и инициалы)
ВЫПУСКНАЯ
КВАЛИФИКАЦИОННАЯ
РАБОТА
(пояснительная записка)
Тема: “Особенности конструкции и эксплуатации основных систем авиационных двигателей семейства CFM56”
Руководитель
Глазков А.С.__
(Ф.И.О.)
________________
(подпись)
Исполнитель
Байбородина М.В.
(Ф.И.О.)
________________
(подпись)
Консультант
Озеров А. В.__
(Ф.И.О.)
________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
Г.
АННОТАЦИЯ
Дипломная работа посвящена изучению особенностей конструкции и эксплуатации основных систем авиационных двигателей семейства CFM56. Целью работы является получение результатов анализа особенностей конструкции, принципов работы, практики технического обслуживания систем, необходимых для работоспособности базового двигателя.
Первый раздел работы содержит сведения о турбореактивных двухконтурных двигателях, перспективах их развития и модернизации. Также затрагивается вопрос и о системах двигателя. Во втором разделе рассматриваются воздушные системы: внутренние и внешние. В третьем разделе изучена система смазки. В четвертом разделе рассматривается запуск и зажигание двигателя, и приведено описание реверсивных устройств. В пятом разделе произведен расчет для построения зависимостей, позволяющих проводить сравнительную оценку экономичности ТРДД с раздельным выходом потоков при различных параметрах рабочего процесса и степени двухконтурности. В заключительной части приведены выводы и рекомендации по проделанной работе.
Дипломная работа содержит:
- листов пояснительной записки – 123;
- разделов – 5;
- таблиц – 3;
- рисунков – 65;
- использованных источников – 10.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АММ – Aircraft Maintenance Manual. Руководство по эксплуатации
CDP – Compressor Discharge Pressure. CDP уплотнение или уплотнение баланса тяги
DEU – Display Electronic Unit. Электронный блок индикации
EASA – European Aviation Safety Agency. Европейское агентство по авиационной безопасности
ECAM – Electronic Centralised Aircraft Monitor.
EEC – Electronic Engine Control. Система электронного управления двигателем
EGT– Exhaust Gas Temperature. Температура выхлопного газа
EIU – Engine Interface Unit. Блок концентратор данных
FAR – Federal Aviation Regulations. Федеральные авиационные правила
FADEC – Full Authority Digital Engine (or Electronics) Control. Электронно-цифровая система управления двигателем
MCD – Master Chip Detector. Магнитный детектор стружки
МЕС – Main Engine Control. Агрегат дозировки топлива
LVDT – Linear Variable Differential Transducer. Преобразователи линейного перемещения
ODM – Oil Debris Monitors. Мониторы частиц износа в масла
SOAP – Spectrographic Oil Analysis Program. Метод спектрального анализа масла
ТАТ – Total Air Temperature. Полная температура воздуха на входе в двигатель
VBV – Variable Bleed Valves. Регулируемые перепускные клапаны
VSV – Variable Stator Vanes. Поворотные лопатки статора
КВД, КНД – компрессор высокого давления, компрессор низкого давления
ТВД, ТНД – турбина высокого давления, турбина низкого давления
ТРДД – турбореактивные двухконтурные двигатели
Оглавление
Введение…………………………………..…………………………………………….7
1. Двухконтурные турбореактивные двигатели для самолетов
Гражданской Авиации………………………………………………………………9
1.1. Перспективы развития двигателей………………………….………………..9
1.2. Двигатели для магистральных самолетов………………….……………….10
1.3. Семейство ТРДД CFM56…………………………………………………….12
1.4. Комплекты модернизации двигателей семейства CFM56…………………13
1.5. Системы турбореактивных двухконтурных двигателей…………………..17
1.6. Классификация систем двигателя…………………………………………...18
1.7. Требования к системам двигателя…………………………………..………19
1.8. Сечения газового тракта……………………………………………………..22
2. Воздушные системы двигателя…………………………………..………………..24
2.1. Внутренние воздушные системы………………………………..…………..24
2.1.1. Охлаждение и уплотнение компонентов………………..…………..24
2.1.2. Компенсация осевых усилий давлением………….……..…………..28
2.1.3. Наддув полости подшипника…………….…………….…………….30
2.2. Внешние воздушные системы………….……………………………………31
2.2.1. Системы охлаждения и вентиляции………………….…….………..31
2.2.2. Система активного управления зазорами…………….……….…….34
2.2.2.1. Компоненты системы активного управления зазорами…...36
2.2.2.2. Работа системы активного управления зазорами…….….…38
2.2.2.3. Логика управления и входные сигналы……………..….…..40
2.2.3. Системы управления компрессором…………………………..……..42
2.2.3.1. Система регулируемых клапанов отбора воздуха VBV..….43
2.2.3.2. Система поворотных лопаток статора VSV……....…..……48
2.2.3.3. Перепускные клапаны КВД…………………………….……52
3. Система смазки двигателя…………………………………..……………………..54
3.1. Функции системы смазки……………………………………………………54
3.2. Конструкция и компоненты системы смазки………………………………55
3.3. Зоны смазки……………………..…..…………….…………………………..58
3.4. Компоненты системы…………...………………………..…………………..60
3.4.1. Масляные баки……………………………………...…………………60
3.4.2. Насосы и фильтры………………………...…………………………..62
3.4.3. Охлаждение масла……………...…..…………………………………64
3.4.4. Компоненты дренажной системы…………...….……………………65
3.5. Системы индикации и мониторинга……………..………………………….66
3.5.1. Индикация рабочей информации………………...…………………..66
3.5.2. Датчики системы индикации…………………………..……………..67
3.5.3. Обработка данных, мониторинг системы……………...……………68
3.5.4. Мониторинг твердых частиц……………………………...………….69
3.6. Практика технического обслуживания маслосистемы…………...………..72
3.6.1. Обслуживание масляного бака……………..………………………..72
3.6.2. Масляный фильтр. Снятие/установка………….……………………73
3.6.3. Магнитный детектор стружки. Осмотр…………...…………………74
4. Системы запуска и зажигания. Реверсивные устройства.……………………….75
4.1. Система запуска…..…………………………………………………………..75
4.1.1. Основные сведения………………………….………………………..75
4.1.2. Компоненты системы запуска………………………..………………77
4.1.2.1. Воздушный трубопровод стартера………………………….77
4.1.2.2. Воздушный стартер…………...…………………...…………79
4.1.2.3. Пусковой клапан……………………...……………...……….80
4.2. Система зажигания……………………………...…………..………………..82
4.2.1. Основные сведения…………………...………………………………82
4.2.2. Компоненты системы зажигания……………....…………………….82
4.2.2.1. Генератор зажигания (блок зажигания)……..………...……83
4.2.2.2. Кабельная сеть системы зажигания……..…….………...…..84
4.2.2.3. Свеча зажигания…………………………..………...………..86
4.2.2.4. Электропитание…………………………….…...……………88
4.3. Практика технического обслуживания………………..……………………88
4.4. Система запуска и система зажигания двигателя CFM56-3………...……..89
4.4.1. Запуск на земле…………………..……………………………………89
4.4.2. Запуск в полете……………………..…………………………………90
4.4.3. Продолжительное зажигание…………..…………………………….91
4.5. Система запуска и система зажигания двигателя CFM56-7В………..……91
4.5.1. Запуск на земле………..………………………………………………91
4.5.2. Запуск в полете………………………..………………………………92
4.5.3. Продолжительное зажигание…………..…………………………….93
4.5.4. Защита от превышения ограничений, осуществляемая
блоком ЕЕС……………………………………………………………93
4.6. Реверсивные устройства…………………………………….……………….94
4.6.1. Работа реверсивных устройств, основные принципы………...……94
4.6.2. Типы реверсивных устройств……………………..…………………96
4.6.2.1. Система отклонения воздушного потока………………..….96
4.6.2.2 Система привода реверса……………………………..………99
4.6.2.3 Системы управления реверсом тяги………………..………101
4.6.3 Конструкция реверса…………………………………………...…….101
4.6.3.1 Неподвижные элементы…………………………….………101
4.6.3.2. Подвижная часть и компоненты системы активации…….102
4.6.4. Система управления реверсивными устройствами на
самолете А320………………………………………………………..104
5. Энергетический баланс ТРДД с раздельным выходом потоков..……...………107
5.1. Расчет зависимостей……………………………………..………………….107
5.2. Выводы……………………………………………………..………………..119
Выводы и рекомендации……………………………………………...……………..120
Список использованной литературы…………………………………………….…123
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время авиационный двигатель является одним из самых надежных среди высокотехнологичных изделий машиностроения. Наработка на выключение в полете широко эксплуатируемых двигателей составляет 200…500 тыс. ч. Это эквивалентно 2…5 выключениям двигателя в год на интенсивно эксплуатируемом парке, состоящем из 100 двухдвигательных самолетов. Следует отметить, что на современных самолетах выключение одного двигателя в полете, как правило, не приводит к чрезвычайной ситуации. Высокая надежность при создании авиационного двигателя обеспечивается высокой преемственностью конструкции, использованием только отработанных технических решений, имеющих большую наработку на стендах и в эксплуатации, использованием базовой конструкции двигателя для создания "семейств" двигателей в широком диапазоне изменения тяги.
Основные двигатели Гражданской Авиации в мире – ТРДД с большой степенью двухконтурности. Такие двигатели позволяют обеспечить значительное повышение качества летательных аппаратов благодаря высокой экономичности, безопасности, надежности, эксплуатационной технологичности, низким уровням шума и эмиссии вредных веществ.
По количеству эксплуатируемых двигателей на сегодняшний день семейство CFM56 занимает лидирующие позиции.
Двигатели семейства CFM56 являются одними из самых распространенных в мире. Их история начинается с применения на самолете Boeing 737-300, которые уже на протяжении более чем 25 лет оснащаются только двигателями этого семейства. Также они устанавливаются на самолетах Airbus серии А320 и Airbus А340-200 и -300.
Двигатели компании CFM International отличаются высоким уровнем параметров рабочего процесса, долговечностью, надежностью и доступностью. Эти качества обеспечиваются высокой преемственностью конструкторских решений, большой наработкой двигателей, постоянным совершенствованием узлов и систем на основе отработанных технологий.
На конец августа 2010 г. компания поставила более 21100 двигателей семейства CFM56, из которых 17317 были установлены на самолетах семейств А320 и B737/B737NG.
Неотъемлемой частью эксплуатации двигателя является техническое обслуживание, когда персонал имеет дело в основном не с конструкцией, а с системами двигателя. Техническое обслуживание авиационного двигателя в современных условиях подразумевает обслуживание систем двигателя – визуальный осмотр всего двигателя, проверку количества масла и его заправку, проверку картриджа масляного фильтра и его замену в случае необходимости, контроль стружкосигнализатора и другое. Здесь для обслуживающего персонала не маловажен вопрос знания систем.
Ознакомимся с конструкцией и принципом работы основных систем, разработанных для ТРДД. Чтобы разобраться в особенностях конструкции систем двигателей CFM56, рассмотрим их относительно других авиационных двигателей, активно эксплуатируемых в настоящее время.
ДВУХКОНТУРНЫЕ ТУРБОРЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ