Системы FADEC конкретных двигателей

В данной главе описываются различия конструкции базовых систем FADEC, используемых на распространенных двигателях. Существуют различные назначения функций систем.

Система FADEC двигателя CFM56-5B

Двигатели CFM56-5B (CFM) установлены на самолетах семейства Airbus (А318 – А321). Системы FADEC имеют базовую конструкцию систем FADEC GEAE. В данных системах все сервоклапаны находятся внутри блоков HMU. Схема данной структуры показана на рис. 58. Единственными электрическими компонентами на приводах являются датчики положения. Компьютер системы FADEC называется электронный регулятор (ECU). В данных системах применяется такой же ECU, как и у FADEC CF6-80-C2 с некоторыми усовершенствованными деталями. Они принадлежат более раннему поколению, чем ЕЕС CFM56-7B и не имеют способности индикации параметров маслосистемы. Данные индикации масляной системы обрабатываются ЕIU. Принципиальная схема интерфейса Самолет/Двигатель показана на рис. 56.

Основным параметром управления для регулировки тяги является частота N1. Когда двигатель управляется при помощи РУД, блок ECU регулирует тягу в соответствии с углом установки РУД. Блок ECU определяет угол установки РУД при помощи датчика, установленного на рычаге. Для режима автоматической тяги блок ECU получает командный сигнал N1_cmd от системы автопилотирования.

Рис. 58. Базовая схема системы FADEC двигателя CFM56-5B

Для управления двигателем блок ECU должен управлять следующими системами:

· системой зажигания;

· топливным обратным клапаном для контроля нагрева;

· системой запуска;

· реверсивным устройством.

Датчики двигателя разделяются на две группы. Одна группа включает датчики для сигналов управления, другая – датчики для сигналов мониторинга. Сигналы управления используются для управления двигателем при помощи ЕСU и для мониторинга состояния двигателя (ECM). Сигналы мониторинга используются только системой ECM. Датчики для мониторинга являются одинарными. Все датчики газового тракта и частоты вращения являются элементами типа LRU.

Рис. 59. Блок ЕСU на правой стороне корпуса вентилятора CFM56-5B

Рис. 60. Блок HMU двигателя CFM56-5B

Из заглушки входных данных блок ECU получает данные об уровне тяги, фактической конфигурации двигателя из всех возможных вариантов конфигураций CFM56-5В и управляющий параметр N1.

Способность управлять системой зажигания и запуска позволяет FADEC осуществлять автоматический запуск двигателя. Во время автоматического запуска блок ECU отслеживает все основные ограничения двигателя и предотвращает их превышение посредством прерывания цикла запуска. В качестве альтернативы возможен ручной запуск двигателя.

Если во время работы двигателя зафиксирован срыв пламени, блок ECU активирует систему зажигания. Внутри блока установлены реле, необходимые для подачи напряжения в систему зажигания. Напряжение в систему подается от сети самолета.

Для работы реверса ECU должен определить, что РУД находится в диапазоне реверса, и все остальные дополнительные ограничения (самолет на земле, двигатель запущен) должны выполняться. Во время работы реверса ECU контролирует работу двигателя относительно эксплуатационных условий работы реверса. Никаких других компонентов, кроме ECU и системы РУД не нужно для работы реверса.

Если в системе FADEC возникает один или более отказов, программа обслуживания выпускает сообщение об отказах в центральный компьютер данных о ТО самолета. Программа обслуживания так же используется для тестирования системы. Она может выполнять электрическую проверку ECU и тест системы FADEC с запуском двигателя. Во время теста с запуском в систему подается давление о топливного насоса, привода так же могут перемещаться во время этого теста. Этим обеспечивается тестирование датчиков обратной связи.

Для проверки системы зажигания применяется тест зажигания. Во время этого теста ЕСU активирует систему зажигания, когда двигатель не запущен. Без такой функции тестирования необходимо деактивировать другие компоненты системы до того, как система зажигания будет включена вручную. ECU отслеживает подачу питания в коробки зажигания. Работа свечей зажигания определяется на слух.

Система FADEC двигателя V2500-A5

Двигатель V2500-A5 (IAE) устанавливается на самолетах семейства Airbus (А319 – А321). Основные функции и задачи системы аналогичны системе FADEC двигателя CFM56-5B. Интерфейс Самолет/Двигатель имеет такую же конструкцию. Система FADEC двигателя V2500-A5 имеет конструкцию, сходную с системами двигателей Pratt&Whitney. В гидромеханической части используется устройство дозировки топлива (FMU). Сервоклапаны для разных приводов находятся внутри приводов. Подача сервотоплива на привода осуществляется со входа FMU. Вместо простого обратного клапана для контроля нагрева топлива и масла, в V2500-A5 применяется более сложный дивертер и обратный клапан. Для этой цели так же установлен воздушно-масляный радиатор (АСОС – air cooler oil cooler) с модулирующим клапаном, имеющим привод от давления топлива. Для работы радиатора используется воздух от вентилятора.

Рис. 61. Базовая схема системы FADEC двигателя V2500-A5

Рис. 62. Блок ЕЕС двигателя V2500-A5

В качестве основного параметра управления тягой используется отношение EPR. Реальная величина EPR рассчитывается путём использования сигналов Р2 и Р49. Во время режима автоматической тяги блок ЕЕС получает от системы автоматического управления полетом величину командную EPR_cmd.

Если блок ЕЕС не может замерить давление для расчета EPR или пилот выбирает режим N1, система работает в альтернативном режиме N1. В этом режиме основным параметром управления тягой является частота N1, и двигатель может работать без ограничения режимов тяги во всех фазах полета. Функция автоматической тяги не может быть использована в этом режиме, поскольку система автоматического управления полетом посылает только значение EPR_cmd, а не N1_cmd.

На рисунке 61 показана группа датчиков двигателя. Для замера частоты N2 ЕЕС использует значение частоты малогабаритного генератора переменного тока системы FADEC. Специальный датчик частоты N2 не установлен. Датчики в соответствующей точке воздушного потока (station 25) и датчик частоты N1 разработаны не как быстросъемные агрегаты (LRU). Они могут быть заменены только после разборки двигателя. Датчик N1, установленный на корпусе переднего подшипника, имеет запасной зонд, который может быть соединен с блоком ЕЕС в случае выхода из строя основного зонда. Соединительная клемма зонда расположена на задней стороне разделительного корпуса.

Заглушка входных данных ЕЕС хранит данные о величине тяги, серийном номере двигателя и информацию о том, что управляемым параметром является отношение EPR.

Блок реле, расположенный перед ЕЕС, содержит реле для переключения системы зажигания. Датчик Р2, расположенный перед вентилятором, снабжен электрическим подогревом. Подогрев включается только при низкой температуре окружающего воздуха. Он активируется ЕЕС. Для этой функции ЕЕС использует третье реле в блоке реле. Электропитание для обогрева датчиков и для системы запуска отбирается от воздушного судна.

Рис. 63. Привод клапанов VSV двигателя V2500-A5 с электрическими разъёмами

В компрессоре высокого давления такого двигателя установлено 4 клапана перепуска воздуха. Давление воздуха для привода этих клапанов подаётся с помощью пневматических электромагнитных клапанов. На каждый клапан перепуска установлен свой электромагнитный клапан, и они соединены с блоком ЕЕС.

Большинство тестов системы схожи с теми, которые выполняются на двигателе CFM56-5В, но один важнейший тест недоступен. Это холодный запуск с помощью системы FADEC. В то время как на двигателе CFM56-5B проверка компонентов системы после их установки может быть выполнена с помощью холодного запуска FADEC, на двигателе V2500 это можно сделать, только запустив двигатель. Для проверки функции обогрева датчика Р2 существует тест проверки обогрева датчиков.

Система FADEC двигателя TRENT 500

Двигатель Trent 500 (Rolls-Royce) установлен на самолетах семейства Airbus (А340 - A500/600). Интерфейс между двигателем и воздушным судном основан на проекте А-320, но дополнительно установлено фиксированное соединение между ЕЕС и панелью управления кабины пилотов. Благодаря такой доработке запуск двигателя может быть произведён даже в случае отказа интерфейсного компьютера. Каждый блок сопряжения двигателя имеет встроенный компьютер слежения за вибрацией. Эти компьютеры называются блок сопряжения двигателя и мониторинга вибрации (EIVMU) на А-340. Датчики слежения за масляной системой подсоединены к блоку ЕЕС.

В системе FADEC двигателя TRENT 500 блок HMU используется как для топливодозирующей функции, так и для управления приводом клапанов VSV. В топливной системе нет возвратного клапана. Для охлаждения масла в IDG используется воздушный радиатор. Для управления охлаждением на выходной трубе радиатора установлен двухпозиционный клапан регулировки подачи воздуха. Клапан управляет расходом воздуха вентилятора, разделяя на порции его подачу в радиатор. Расход воздуха через оставшуюся часть радиатора не ограничивается. Когда блок ЕЕС посылает сигнал на открытие клапана регулировки подачи воздуха, охлаждающее действие увеличивается.

Все перепускные клапаны и клапаны охлаждения воздушной системы двигателя работают пневматически. Для управления этими клапанами блок ЕЕС электрически переключает соответствующие электромагнитные клапана. На рис. 64 показана базовая схема этой системы FADEC.

Рис. 64. Базовая схема системы FADEC двигателя Trent 500

ЕЕС состоит из двух каналов А и В. Аппаратное обеспечение каждого канала можно разделить на 3 группы: блок питания (конвертер мощности), система защиты от заброса оборотов и аппаратное обеспечение управляющего компьютера. Блок питания подает электропитание для системы защиты от заброса оборотов и для аппаратного обеспечения управляющего компьютера.

Система защиты от заброса оборотов получает данные от датчиков частоты вращения валов компрессора N1 и N2, а также с датчика турбины N1. Эта подсистема независима от работы аппаратного обеспечения управляющего компьютера. Дополнительный датчик N1 турбины используется для определения разрушения вала N1. Разрушение вала определяется сравнением показаний датчика N1 компрессора с датчиком N1 турбины. Когда система определяет заброс оборотов ротора N1 или N2 или разрушение вала N1, она перекрывает клапан заброса оборотов внутри блока HMU. Величина частоты вращения вала передается на управляющий компьютер для обработки и передачи в систему индикации. Частота вращения вала N3 определяется, используя переменный ток генератора FADEC.

Для управления тягой эта система также использует отношение EPR как основной управляемый параметр. Значение EPR рассчитывается блоком ЕЕС на основании значений параметров Р20 и Р50. Кроме того, доступен альтернативный режим работы N1. Блок ЕЕС работает в этом режиме, если нарушено определение давлений для расчета EPR либо режим N1 выбран переключателем пилота.

Все входные данные блок ЕЕС получает от датчиков двигателя. Это показано на рис. 64. Особенными являются датчики заброса оборотов IPT. Эти датчики замеряют температуру воздуха перед и за диском промежуточной турбины (IPT – intermediate pressure turbine). Блок ЕЕС передает предупредительный сигнал на дисплей в кабине, если температура превышает ограничения. На рис. 64. также показан сигнал на соленоид разгрузки гидравлического насоса. Эта функция обеспечивает работу насоса без нагрузки в режиме авторотации.

Заглушка входных данных установлена в верхней части блока ЕЕС. От нее блок получает следующие данные:

· серийный номер двигателя;

· диапазон тяги;

· приведенная величина EPR;

· приведенная величина EGT;

· конфигурация двигателя.

Для тестирования системы доступно большее количество проверок. Тестирование зажигания и нагрева датчиков производится аналогично двигателю V2500-5A.

Во время проверки работы VSV приводы перемещаются во время сухой прокрутки двигателя стартером. Система VSV является единственной системой с приводом от топлива. Блок ЕЕС выполняет проверку компонентов приводов совместно с датчиками положения обратной связи.

Процедура проверки реверсивного устройства позволяет проверку его работы и работы клапанов управления механизма гидравлического управления устройством.

Проверка дискретного выходного сигнала используется для имитации сигнала запущенного двигателя в систему самолета. С этим тестом можно проверить правильность работы задействованных систем самолета после начала теста.

Во время теста разгрузки гидронасоса выполняется сухая прокрутка двигателя стартером, блок ЕЕС активирует соленоид разгрузки давления гидронасоса. Оператор должен проверить падение давления гидронасоса.

Существует тест для проверки сигнализатора стружки с электрическим мониторингом. Происходит проверка работы сигнализатора стружки и наличие прироста стружки.

Пневматические перепускные клапаны КВД можно проверить при помощи тестирования программы работы перепускных клапанов. Проверка производится во время работы двигателя на наземном МГ. Оператор может открыть или закрыть каждый клапан через меню ЕЕС. Данная проверка производится для обнаружения залипания клапанов и других отказавших компонентов системы.

Еще одним пунктом технического обслуживания является мойка газогенератора. Во время мойки двигателя водой клапаны VSV переводятся в открытое положение, происходит прокрутка двигателя стартером.