V2500航空發(fā)動機課程設(shè)計范文要點

1、航空發(fā)動機綜合課程設(shè)計I航空工程學(xué)院航空發(fā)動機綜合課程設(shè)計此范文僅供飛動1206班同學(xué)進行格式及內(nèi)容模塊參考實際課程設(shè)計的篇幅等具體要求以正式下發(fā)的通知要求為準Failure of the HP Bleed Valve Closure Control題 目Solenoid on Engine 11號發(fā)動機高壓引氣活門關(guān)斷控制電磁閥故障作者姓名專業(yè)名稱飛行器動力工程指導(dǎo)教師李夢副教授答辯日期提交日期目錄第一章 V2500發(fā)動機概述 -1-1.1 V2500發(fā)動機簡介 -1-1.2 V2500發(fā)動機結(jié)構(gòu) -2-1.3 V2500發(fā)動機主要參數(shù) -3-第二章 V2500空氣系統(tǒng) -4-2.1 V25

2、00空氣系統(tǒng)概述 -4-2.2 V2500空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu) -4-2.2.1 推進氣流-4-2.2.2 渦輪間隙控制-4-2.2.3 壓氣機氣流控制 -5-2.2.4 第四級軸承冷卻 -7-2.2.5 風(fēng)扇及核心機冷卻 -7-第三章 高壓引氣活門關(guān)斷控制電磁閥故障分析 -9-3.1 發(fā)動機高壓壓氣機引氣氣系統(tǒng) -9 -3.2 高壓引氣活門關(guān)斷控制電磁閥故障分析 -9 -3.2.1 高壓電磁引氣閥關(guān)斷控制故障 -12 -3.2.2 從高壓引氣活門關(guān)斷控制電磁閥(4029KS)到EEC (4000KS)的接線故障 -13 -3.2.3 EEC 故障-13 -3.3 故障樹-14 -3.4 排故步驟-1

3、5 -參考文獻-16 -修改正文后請記得更新目錄頁碼同一級標題格式相同，對左邊頁邊頂格書寫，數(shù)字和漢字之間統(tǒng)一留1空或2空同一標題下的數(shù)字編號方法要統(tǒng)一，例如：一級標題用一、二、 三、此為漢字頓號，占2個字符位,；二級標題用1、2、3、此為漢字頓號，占2個字符位,；三級標題用(1)(2) (3)此為漢字擴號,、占2個字符位。注意目錄頁頁碼的格式是羅馬字航空發(fā)動機綜合課程設(shè)計奇數(shù)頁第一章 V2500發(fā)動機概述（此為一級標題）1.1 V2500發(fā)動機簡介（此為二級標題）每個自然段首行縮進2個字符。V2500發(fā)動機是國際航空發(fā)動機公司（IAE）研制生 產(chǎn)的雙轉(zhuǎn)子，軸流式，高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。IA

4、E是由五家公司合資而成，包括美國普拉特惠特尼公司（P&W）,英國羅爾斯 羅伊斯公司（R R）,日本航空發(fā)動機公司（JAZC）, 聯(lián)邦德國的 MTU公司，意大利菲亞特。V2500發(fā)動機適用于中短程客機，推力在22000lbf33000lbf之間，為空客公司的 A319、A320、A321以及麥道公司的 MD-90飛機 設(shè)計。型號編號中 V表示五家公司合作生產(chǎn)，2500表示101klbf為單位的推力級。其中 V2500-A1和V2500-A5應(yīng)用在空客 A320系列上，V2500-D5應(yīng)用在 MD-90上1。此為參 考文獻的標注方法！V2500發(fā)動機的低壓轉(zhuǎn)子有1級風(fēng)扇,4級低壓壓氣機，5級低壓渦

5、輪；高壓轉(zhuǎn)子有10級高壓壓氣機和2級高壓渦輪。燃燒室是環(huán)形燃燒室。圖 1.1為V2500發(fā)動機外觀圖圖1.1 V2500發(fā)動機的外觀圖圖片請自行從適當資料查找，不能都用一樣的圖通欄放置（一行只放一幅圖），圖名或表名比正文小一號字（正文小四、圖名或者表名 五號字，圖名放在圖下方，表名放在表格上方），圖或表要與下方正文之間空一行。1.2 V2500發(fā)動機結(jié)構(gòu)進氣口：環(huán)形，無進氣口導(dǎo)流葉片，無防冰裝置。風(fēng)扇：單級軸流式。采用的是羅 羅 公司從RB211-524E4和RJ500設(shè)計和發(fā)展來的無凸臺寬弦空心葉片，增壓比為1.7,葉片材料是鈦合金，長度是558mm。它是在兩個鈦合金薄板間放入鈦合金的蜂窩狀

6、材料，然后 通過活性擴散焊接將其連成一體。風(fēng)扇內(nèi)機匣是鈦合金精鑄件，外機匣是由鈦合金鍛件加 工而成。風(fēng)扇出口導(dǎo)流葉片是復(fù)合材料。低壓壓氣機：4級軸流式（V2500-A1是3級）。用真空電子束焊接的鼓筒用螺栓固定在風(fēng)扇后面，沒有放氣環(huán)。高壓壓氣機：10級軸流式。前5級靜止葉片可調(diào)，增壓比是16,壓氣機機匣是鋼機匣，后面級是雙層機匣。V2500發(fā)動機壓氣機級數(shù)劃分圖見圖 1.2。燃燒室：短環(huán)形。燃燒室壁用金屬層板外殼組成，內(nèi)掛 有合金扇形塊。扇形塊 浮”在它們和外殼間的冷空氣上。此設(shè)計提高了冷卻效率，消除了 壓力，而且這些鑄件可以單獨更換，所以使維修費用降低，并且便于維修。氣動霧化噴嘴 沿圓周分布

7、有20個。高壓渦輪：2級軸流式。采用三維設(shè)計葉形、冷氣單晶渦輪葉片和超 塑性等溫鍛造的粉末冶金盤。材料是 MERL76,第1級導(dǎo)向器用MAR-M509精鑄，第2 級導(dǎo)向器用MAR-M247精鑄，渦輪外環(huán)采用可調(diào)主動間隙控制。低壓渦輪：5級軸流式。應(yīng)用了三維設(shè)計葉形和葉尖主動間隙控制。軸承：共有五個主軸承，1號和三號是滾珠軸承，其他的是滾棒軸承。1號軸承是低壓轉(zhuǎn)子的止推支點，3號軸承是高壓轉(zhuǎn)子的止推支 點。V2500發(fā)動機支承結(jié)構(gòu)圖見圖1.3。附件：所有的附件在風(fēng)扇機匣下方，第三代FADEC 由漢密爾頓標準公司生產(chǎn)；森德斯特蘭/梯津賽伊奇（SI3）公司提供齒輪式燃油泵；燃油 調(diào)節(jié)器由盧卡斯公司提

8、供。STAGE 2-3STAGE 2 5GEARBOX圖1.2 V2500發(fā)動機壓氣機級數(shù)劃分圖SCARINGNTi BEAFHHGW3圖1.3 V2500發(fā)動機支承結(jié)構(gòu)圖1.3 V2500發(fā)動機技術(shù)參數(shù)V2500-A1和V2500-A5發(fā)動機的技術(shù)參數(shù)分別見表 1.1和表1.2表1.1 V2500-A1發(fā)動機技術(shù)參數(shù)表起飛推力(daN)11130總增壓比29.4巡航耗油率kg/(daN.h)0.592質(zhì)量(kg)2303推重比4.93空氣流量(kg/s)355.5涵道比5.40渦輪進口溫度(C)1427風(fēng)扇直徑(mm)1613長度(mm)3200表1.2 V2500-A1發(fā)動機技術(shù)參數(shù)表發(fā)動

9、機型號V2522-A5V2524-A5V2527-A5V2530-A5V2533-A5應(yīng)用機型A319-100A319-100A320-200A321-100A321-200服役時間1997/101997/061993/121994/031997/04起飛推力22,00024,00027,00031,40033,000風(fēng)扇直徑(英寸)63.563.563.563.563.5空氣流量770781811858872涵道比4.94.94.84.64.5巡航燃油消耗率0.5430.5430.5430.5430.543第二章 V2500空氣系統(tǒng)一級標題都是另起一頁書寫2.1 V2500空氣系統(tǒng)概述空氣系

10、統(tǒng)包括內(nèi)涵，外涵（旁路）和附屬（冷卻和增壓）氣流和用來控制氣流的系統(tǒng)。 發(fā)動機電子控制器（EEC）從顯示電子裝置（DEU）接收飛機系統(tǒng)數(shù)據(jù)。EEC使用這些數(shù) 據(jù)控制發(fā)動機空氣系統(tǒng)。EEC改變引氣流量改變渦輪葉尖間隙。EEC也控制壓氣機氣流以 防止失速。每個自然段最后最好不要只有1-2個字，要么精簡要么增添幾個字。2.2 V2500空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)動機空氣系統(tǒng)的主要控制功能：推進氣流（內(nèi)涵和外涵氣流）；渦輪間隙控制；壓氣機氣流控制；四號軸承冷卻；風(fēng)扇及核心機冷卻。2.2.1 推進氣流（此為三級標題）經(jīng)過發(fā)動機空氣進口整流罩，前面安裝風(fēng)扇，全部發(fā)動機空氣進入。通過風(fēng)扇壓縮后， 氣流經(jīng)分流器分流在風(fēng)扇

11、框進入主和副（旁路）氣流?？諝庀到y(tǒng)通過FADEC控制。外涵氣流：風(fēng)扇打出的空氣通過出口導(dǎo)流葉片 （OGV）和風(fēng)扇框支柱。風(fēng)扇函道空氣經(jīng) 過風(fēng)扇出口噴嘴釋放在正常發(fā)動機功能期間并提供發(fā)動機推力（發(fā)動機總氣流的4/5）的主要部份。當反推展開的時候，風(fēng)扇出口噴嘴切斷，風(fēng)扇函道空氣直接對外在前方位角經(jīng)過反 推轉(zhuǎn)軸門以提供反推。一小部份的風(fēng)扇函道空氣用于核心發(fā)動機艙冷卻和低壓渦輪冷卻和 環(huán)境控制系統(tǒng)經(jīng)過預(yù)冷器冷卻。內(nèi)涵氣流：一部份風(fēng)扇打出的空氣進入 4級增壓器并通過一風(fēng)扇框形成的收斂管道進 入核心。此管道提供可變引氣活門（VBV）。壓縮空氣進入燃燒室并用燃油點火。排氣燃氣 流經(jīng)高壓渦輪（HPT）和低壓渦

12、輪（LPT）是經(jīng)過主噴射噴嘴釋放。2.2.2 渦輪間隙控制發(fā)動機空氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)在高壓渦輪（HPT）葉片和外殼和低壓渦輪（LPT）葉片和外殼 之間的間隙。渦輪間隙控制圖見圖2.1。當發(fā)動機空氣系統(tǒng)控制流過渦輪機匣上面的冷卻空氣量時，發(fā)動機空氣系統(tǒng)就控制渦輪葉尖的間隙。當冷卻渦輪機匣時，渦輪葉尖間隙減小通常，發(fā)動機空氣系統(tǒng)減小在轉(zhuǎn)子和渦輪機匣之間的間隙。這有助于發(fā)動機使用較少的燃 油。發(fā)動機空氣系統(tǒng)在一些功率狀態(tài)期間也增加在高壓渦輪葉片和外殼之間的間隙。確保 HPT葉尖不磨擦機匣。. AIRFUEL-SIGNAL FEEDBACK 1 MECHANICAL UNKAOEELElC CXMMI HOL

13、 5101MAJL圖2.1渦輪間隙控制圖2.2.3壓氣機氣流控制壓氣機氣流控制控制發(fā)動機空氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)低壓壓氣機（LPC）和高壓壓氣機（HPC）對所有功率狀態(tài)的氣流。壓氣機控制圖如圖2,2所示。這些調(diào)節(jié)防止發(fā)動機失速。它有可調(diào)靜子葉片（VSV）和可調(diào)放氣活門（VBV）。VSV系統(tǒng)控制高壓壓氣機（HPC）氣流。 VSV系統(tǒng)確保正確的空氣量流至 HPC,防止HPC失速。VSV系統(tǒng)控制高壓壓氣機的進 氣導(dǎo)向器葉片和可調(diào)靜子葉片。高壓壓氣機的前3級有可調(diào)靜子葉片。VBV系統(tǒng)控制低壓 壓氣機（LPC）出口氣流。有12個可調(diào)放氣活門讓一些低壓壓氣機出口空氣旁通發(fā)動機和風(fēng)扇出口的空氣混合。這個氣流在快速加速期

14、間防止低壓壓氣機失速。在低核心發(fā)動機 速度低壓壓氣機提供比核心發(fā)動機更多的空氣。要匹配低壓壓氣機排引氣流到核心發(fā)動機 要求在低速時，過量空氣經(jīng)過可變引氣活門（VBV）排放進入風(fēng)扇排出氣流。在較高發(fā)動機轉(zhuǎn) 速,VBV是關(guān)閉的因此全部增壓器排放（主要的氣流）進入核心發(fā)動機。VBV是計劃一校正 核心發(fā)動機速度和校正風(fēng)扇速度功能并從HP壓氣機氣流操縱系統(tǒng)接收信號。（經(jīng)過HMU, VBV系統(tǒng)通過ECU控制）。按飛機各系統(tǒng)的需要，采用與飛機及動力裝置實時狀 態(tài)相適應(yīng)的方式從發(fā)動機不同的壓氣級引用空氣。在正常情況下，引氣系統(tǒng)由發(fā)動機高壓壓氣機第7級（IP）經(jīng)單向閥引用空氣。當發(fā)動機處于慢車狀態(tài)時，或者第7級

15、高壓空氣壓力不足以滿足需要，引氣系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為第10級（HP）經(jīng)高壓閥（HPV）供氣。-PC 0LC73MWERACTUATORIPC用V3VAC7UKTCR附田 act wonESTAGESOLENCiO0 OFF)10THS7AGEstag 心(1OFF)aihFUEL*- COMMAND OF*- SlGhJAL FEEDBACK圖2.2壓氣機控制圖1.1 .4四號軸承冷卻四號軸承是通過第十二級引氣冷卻的。一個外部線路攜帶這些空氣通過一個風(fēng)冷空氣冷卻器進入四號軸承隔間。四號軸承冷卻圖如圖 2.3所示。風(fēng)冷空氣冷卻器（ACAC）在冷卻氣流進入四號軸承隔間前，通過風(fēng)扇空氣冷卻壓氣 機的十二級

16、引氣。然后風(fēng)扇氣流就排出到大氣中。圖2.3四號軸承冷卻圖1.2 .5風(fēng)扇及核心機冷卻這個系統(tǒng)是在發(fā)動機運行過程中，為風(fēng)扇和發(fā)動機核心機提供氣流。所以它有兩個區(qū) 域，風(fēng)扇和核心機。風(fēng)扇及核心機通氣區(qū)域圖如圖2.4所示。風(fēng)扇和附件的冷卻空氣是從進氣整流罩上方的進氣口引入的，然后通過風(fēng)扇和附件， 由風(fēng)扇機匣艙門的兩個通氣格柵排出。核心機的氣流是由風(fēng)扇引氣從核心機內(nèi)壁的孔進入，然后氣流流過核心機，從反推噴 口排出-7 -航空發(fā)動機綜合課程設(shè)計奇數(shù)頁ICOOPFAN COML DOQHSTHRUST RECOVERY MOZ1LETHRUir REVERSERCH UCTS圖2.4風(fēng)扇及核心機通氣區(qū)域圖

17、圖3.1電磁活門原理圖-9 -第三章高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥故障分析3.1 發(fā)動機高壓壓氣機放氣系統(tǒng)V2500發(fā)動機高壓壓氣機引氣系統(tǒng)的作用是提高發(fā)動機啟動性能，增加發(fā)動機工作的 穩(wěn)定性，防止發(fā)動機在非設(shè)計狀態(tài)時出現(xiàn)喘振。它包括三個7級和一個10級引氣活門，由EEC通過電磁閥控制起動以及減速，反推等瞬態(tài)變化時將活門打開使部分高壓空氣釋放 到外涵道，高壓壓氣前后之間互相匹配，以達到防喘目的。電磁活門根據(jù)信號打開或者關(guān)閉，使進入電磁活門的空氣流量產(chǎn)生變化，由于空氣 的變化，第7級和第10級引氣活門的狀態(tài)也發(fā)生變化。引氣活門打開，增壓后的空氣進 入到燃燒室的量減少，使 EGT增高。電磁活門原理圖如

18、圖3.1所示。口 I1口 汕 EK 口 I5EQ2 SUf*LY曰LE.E口 M 科 LV4 4L噂口F NiQPO 白 E 訃 E0G! SE 口P3 SUPPVVFRO.M ENGINE7級和10級引氣活門的作用主要是防止喘振。 當壓氣機喘振是后喘前渦，即后幾級的 正攻角過大，前幾級的負攻角過大，當 7級和10級引氣活門打開，由于多了排氣通道， 使進氣量增大，從而使后幾級的空氣流量增大，軸向速度增大，改變了相對速度的方向， 使前幾級的正攻角減小，達到放喘的目的；對于前幾級，由于中間級放氣活門打開，使前 幾級的空氣流量減小，軸向速度減小，也就改變了相對速度的方向，使前幾級的負攻角減 小，即攻

19、角的數(shù)值增大，達到放喘的目的。但是，由于前幾級空氣流量減小，使進入燃燒 室的空氣流量減小，造成富油的狀態(tài)，于是 EGT升高。第7級和第10級引氣活門結(jié)構(gòu)如 圖3.2所示。5T 昌 GE19 BLEED VALVEIT AGE 7 BLEED VALVE圖3.2第7級和第10級放氣活門結(jié)構(gòu)圖COLLECTORSILENCERSTAGE 7 BLEED VALVE航空發(fā)動機綜合課程設(shè)計奇數(shù)頁3.2 高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥故障分析因為7級和10級放氣活門由EEC通過電磁閥控制，所以當高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥故障時就說明7級和10級引氣活門只能開不能關(guān)閉。也就是說 7級和10級放氣活門 可能開在

20、開位，使一部分的高壓空氣排到外涵道，讓進入燃燒室的空氣流量減少從而使發(fā) 動機的性能降低。高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥故障的原因可能是高壓電磁引氣閥關(guān)閉控制故障；從高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥(4029KS)至I EEC (4000KS)的接線故障；EEC故障。引氣 活門和電磁活門部件位置如圖3.3所示，功能2構(gòu)圖見圖3.4。V25DD-AVA5 BLEEB，鼻LE PQSEDWUPC STAGE ID BL EEb WALtfEMFC STftGESTA&E 10 TO j*001 JHIPT Atfr_ALVE|4口上次如$OLEnQtD VALVESSTAGE 10*tk_SOLENOII V

21、ALVE |40fBK&|HPC STAGE ID 50LENQIV VALVE圖3.3引氣活門和電磁活門部件位置圖3.4功能結(jié)構(gòu)圖3.2.1 高壓電磁引氣閥關(guān)斷控制故障高壓電磁閥安裝在風(fēng)扇機匣上，通過EEC發(fā)出的信號控制它的開關(guān)。它的關(guān)閉故障會 使第7和第10級電磁活門不能正常使用，讓第 7和第10級引氣活門不能正常的關(guān)閉。它 的故障原因可能是：電磁活門故障；磁活門控制電路開路或者短路；電磁活門連接線路故 障。高壓電磁閥關(guān)閉控制電磁線圈結(jié)構(gòu)圖如圖 3.5所示。圖3.5高壓電磁閥關(guān)閉控制電磁線圈結(jié)構(gòu)圖3.3.2 從高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥（4029KS）至U EEC （4000KS）的接線故

22、障從高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥到 EEC的接線的作用是把EEC上的電信號傳遞給高 壓排氣閥關(guān)閉控制電磁線圈來控制它的開關(guān)。 當接線短路或短路時，不能正常傳遞電信號， 使放氣閥關(guān)閉控制線圈故障。3.3.3 EEC 故障FADEC是全權(quán)限（全功能）數(shù)字電子控制，F(xiàn)ADEC系統(tǒng)是管理發(fā)動機控制的所有控 制裝置的總裁。在FADEC中，發(fā)動機電子控制器EEC是它的核心，所有控制計算由計算 機進行，然后通過電液伺服機構(gòu)輸出控制液壓機械裝置及各個活門，作動筒等。它接受各種傳感器給它的轉(zhuǎn)速，溫度等信號，通過計算，對電磁活門發(fā)出電信號，來控制放氣活門。當EEC出現(xiàn)故障，比如電磁插頭松動，管路故障等等，EEC就不

23、能正確控制電磁活門，使引氣活門也不能正常工作。3.4故障樹造成高壓引氣活門關(guān)閉控制電磁閥故障的原因可能有：第7級或者第10級電磁活門故障；電磁活門控制電路開路或短路；電磁活門連接線路故障；高壓排氣閥關(guān)閉控制電磁 線圈到EEC的接線短路或斷路；接線錯誤；EEC故障；電磁插頭連接異常；EEC控制管路故障。故障樹如圖3.6所示。高壓引氣居門咨A AX1 :接線斷路或短路X2 :接線錯誤X3:第7級電磁活門故障X4:第7級電磁活門控制電路開路或者短路-17 -X6:第10級電磁活門故障X8:第10級電磁活門連接線路故障X10:電磁插頭連接異常X5:第7級電磁活門連接線路故障X7:第10級電磁活門控制電

24、路開路或者短路X9: EEC故障X11 : EEC控制管路故障圖3.6故障樹3.5排故步驟如果測試不給10TH SV BLD SOL/HC/EEC1的維護信息就沒有進一步維護行動的必 要，或如果測試提供了另一種維護信息與故障排除相關(guān)的維護信息。如果測試提供維護信息10 SV BLD SOL/HC/EEC1 :-檢查從EEC (4000KS)到高壓引氣閥控制電磁閥(4029KS)的線束。1 .如果故障繼續(xù)說：- 斷開高壓引氣閥控制電磁閥的接頭(4029KS)- 檢查相鄰的接頭和插座- 連接高壓引氣閥關(guān)閉控制電磁閥(4029KS)的接頭。2 .如果故障繼續(xù)說：-更換高壓引氣閥關(guān)閉控制電磁閥(402

25、9KS)3 .(在測試過程中)如果發(fā)現(xiàn)故障在 FADEC的1A通道中和故障繼續(xù)：-在電氣連接器(4000KS- J3)上做一個S?口H (41至77歐姆)插孔之間的電阻檢查。(1)如果引腳S和H之間的電阻不在41和77歐姆之間：-做一個從高壓泄放閥關(guān)閉控制電磁(4029KS)到EEC (4000KS)的接線檢查和修復(fù): 引腳A/和J3/ S, H,(2)連接接線盒到EEC。4 .(在測試過程中)如果發(fā)現(xiàn)故障在 FADEC1B通道上和故障繼續(xù)：-從斷開EEC (4000KS)的電氣線束連接器(4000KS- J9)-在電氣連接器(4000KS- J9),做一個針S和H (41至77歐姆)之間的電阻檢查。(1)如果引腳S和H之間的阻力不在41和77歐姆之間：-做一個從高壓泄放閥關(guān)閉控制電磁(4029KS)至I EEC (4000KS)的接線的檢查和修復(fù)：引腳A/67 J9到引腳/S, Ho(2)連接電氣連接器(4000KS- J9)至I EEC (4000KS)5 .如