CFM56—5B反推LVDT原理分析

王斐然

摘 要：隨著民用客機的不斷發(fā)展，反推已經(jīng)是現(xiàn)代民航客機必不可少的重要子系統(tǒng)，飛機通過反推系統(tǒng)，改變外涵道氣流方向，產(chǎn)生大約80%的負(fù)推力，配合剎車系統(tǒng)工作，可以極大地增加飛機制動力，減少航空器著落或者是中斷起飛的滑跑距離，提高客機的安全性和舒適性。但如果反推在空中出現(xiàn)故障，則會產(chǎn)生嚴(yán)重的飛行事故。該文從反推位置監(jiān)控的重要性出發(fā)，通過分析CMF56-5B發(fā)動機反推位置監(jiān)控、LVDT傳感器特點介紹，論述了CFM56-5B發(fā)動機反推位置傳感器——LVDT的特點和工作原理。

關(guān)鍵詞：CFM56-5B 反推監(jiān)控 發(fā)動機 LVDT原理 分析

中圖分類號：V233.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0121-03

國航曾經(jīng)發(fā)生過很多由于反推失效而引起的故障信息，在一定程度上影響了航空公司的正常運營。例如如果在某架飛機上出現(xiàn)了該故障，在不影響航班的基礎(chǔ)上，要按照相關(guān)的程序保留該故障，即便帶著故障也要保證飛機的運營。地位維修的人員應(yīng)該將反推門鎖定，其目的就是為了避免反推門的意外放出，對飛行造成干擾，機組人員選擇降落機場應(yīng)該具備較長跑道的特點，不允許降落在跑道較短的機場上。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因就是在廠家生成發(fā)動機的時候，反推系統(tǒng)不合理布局的控制導(dǎo)線，其磨穿破損引發(fā)事故。

1 反推監(jiān)控的重要性

“反推系統(tǒng)”是現(xiàn)代渦扇發(fā)動機重要組成部分，功用是配合剎車系統(tǒng)使得客機著陸后可較快地減速，縮短了跑道長度并使客機安全性大大提高。工作原理是通過改變外涵道氣流方向，從而改變推理方向，使發(fā)動機產(chǎn)生負(fù)推力。由此可見，反推系統(tǒng)只能在地面工作，如果在空中打開，就會照成嚴(yán)重的空難事故，如：勞達(dá)004號班機事故，一架波音767-3Z9ER客機在泰國至奧地利的航段，起飛不久后由于空中反推非指令打開，飛機在空中失事解體，全機223人罹難。在地面工作時，如果反推打開過快，會照成發(fā)動喘震，嚴(yán)重時會毀壞發(fā)動機，由此可見，反推位置的監(jiān)控，是非常重要的。

2 發(fā)動機反推位置監(jiān)控

CMF56發(fā)動機應(yīng)用Linear Variable Differential Transformer（LVDT），將反推襯套位移信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，發(fā)送到Electronic Engine Controller（EEC），EEC將信號發(fā)送到Display Electronic Unite（DEU），最后DEU將電信號，轉(zhuǎn)化為圖像信號發(fā)送到Common Display Unite，顯示反推工作情況。

3 CFM56反推LVDT介紹

3.1 LVDT傳感器特點

3.1.1 無摩擦測量

LVDT的可動鐵芯和線圈之間通常沒有實體接觸，也就是說LVDT是沒有摩擦的部件。它被用于可以承受輕質(zhì)鐵芯負(fù)荷，但無法承受摩擦負(fù)荷的重要測量。

3.1.2 無限的機械壽命

由于LVDT的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產(chǎn)生任何磨損。這樣，LVDT的機械壽命，理論上是無限長的。

3.1.3 堅固耐用

線圈組實現(xiàn)氣密封，不再需要對運動構(gòu)件進(jìn)行動態(tài)密封。對于加壓系統(tǒng)內(nèi)的線圈組，只需使用靜態(tài)密封即可。

3.1.4 環(huán)境適應(yīng)性

由于LVDT機械性能可靠，所以LVDT可以安裝在高溫，溫差變化巨大的航空發(fā)動機上。

3.1.5 零位可重復(fù)性

LVDT構(gòu)造對稱，零位可回復(fù)。LVDT的電氣零位可重復(fù)性高，且極其穩(wěn)定。用在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，LVDT是非常出色的電氣零位指示器。

3.2 LVDT在CFM56反推中概述

（1）安裝位置：位于鎖定作動筒的前端，風(fēng)扇扭力盒11點位置。（見圖1）

（2）LVDT功用：①在CDS中顯示REV（REVERSE THRUST）位置信息；②用于P5面板的Engine Control燈的指示；③提供CDU中故障隔離信息；④發(fā)動機推力以及反推力的控制。

物理特性描述：LVDT是一個雙通道（A通道，B通道）傳感器，每個通道都傳輸位置信號到EEC。每個通道的中心銜鐵與鎖定作動筒的反饋桿連接。當(dāng)反推鎖定作動筒隨著反推襯套移動時，其反饋桿也帶動LVDT的中心銜鐵移動，LVDT將位置信號轉(zhuǎn)換為比例電壓信號傳輸?shù)紼EC。

4 LVDT測量原理分析

LVDT一般由3個線圈組成，一個初級線圈L1，兩個次級線圈L21，L22如圖2所示，等效電路圖如圖3所示，初級線圈L1中接入由EEC發(fā)來的交流勵磁電壓，其附近次級線圈L21，L22中將產(chǎn)生感應(yīng)電壓E21和E22。

E21=-L1 E22=-L2

則傳輸電為：U=E21-E22=-（M1-M2）

當(dāng)反推襯套移動時，反饋桿帶動中心銜鐵移動，主線圈和兩次級線圈由于周圍空間的磁阻發(fā)生變化，而導(dǎo)致互感系數(shù)M1和M2發(fā)生變化，進(jìn)而其感應(yīng)電動勢以及其差值也發(fā)生變化，即輸出為受鐵芯位置調(diào)制的調(diào)幅波。通過調(diào)幅電壓的大小及其相位關(guān)系就可以知道位移的大小和方向。如圖4（a）（b）為LVDT的特性曲線圖。

理論分析可知，當(dāng)鐵芯位于中間位置時，差動變壓器輸出應(yīng)為零電壓。但實際上并一定為零，把差動變壓器在零位輸出電壓稱為殘余電壓，零點殘余電壓的產(chǎn)生的原因主要是傳感器在制作時，兩個次級線圈的電器參數(shù)與幾何參數(shù)不對稱，以及磁性材料的非線性問題引起的。實際應(yīng)用過程中，應(yīng)設(shè)法減小零點電壓，否則將會影響傳感器的測量結(jié)果。

5 結(jié)語

文章主要對CFM56-5B反推LVDT原理進(jìn)行分析和探討，其目的就是為了降低事故發(fā)生的頻率，保證飛機的正常運行。盡管我國現(xiàn)如今的經(jīng)濟(jì)和科技距發(fā)達(dá)國家仍然有一定差距，因此不斷地完善和改進(jìn)反推LVDT原理是非常必要的。充分有效地利用反推系統(tǒng)，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性和可靠性，在發(fā)生故障的過程中要及時分析和了解，加強對系統(tǒng)的維護(hù)檢查和監(jiān)控，確保航班可以舒適、正點、安全地飛行，這也是促進(jìn)我國航空航天事業(yè)發(fā)展的有效途徑。

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