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 N1cmd 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 EPRcmd.
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 EPRcmd, а не N1cmd.
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.