A320发动机起动及常见故障

A320发动机起动及常见故障珠海翔翼航空技术有限公司于海发动机控制和监控系统是发动机的重要组成部分，第三代全权数字式发动机控制系统(FADEC)提供多功能全方面的发动机监控，能够有效减轻工作人员负荷，降低燃油消耗，提高发动机性能，增加可靠性和维修性。FADEC的功能中包括发动机自动起动、人工起动控制以及起动失效的探测和处置，但对于其控制规律，机组人员接触和了解很少，为此，本文从A320CFM56-5B型发动机基本的起动方式出发，结合FADEC控制规律，对起动过程中的常见故障给予分析，希望能够使机组获得一个清晰深入的了解，大家日常工作中能够得以借鉴。一地面自动起动在地面自动起动过程中，FADEC控制起动活门，高压燃油关断活门，燃油流量，点火以及N1、N2、燃油流量、EGT的监控，中断起动和再起动。当机组将起动电门放在点火位，FADEC识别起动过程，空调组件关闭，发动机页面自动跳转，并显示引气压力，在确认引气压力充足、滑油量足够后，机组将主电门打开，此时低压燃油活门和起动活门打开，滑油压力上升，在干冷转程序结束后，大约N2达到16%时，点火开始，在N2达到22%时，高压燃油关断活门打开，燃油流量、EGT上升，当N2达到50%时，起动活门关闭，点火停止，发动机参数继续上升并达到稳定状态。如果起动中断万一探测到故障，FADEC放弃起动程序，关闭高压燃油活门，关闭起动活门，停止点火，起动中断后自行进行干冷转。二地面人工起动当初次自动起动失效，或者起动压力不足，如顺风、高温高原机场情况下，机组可以执行人工起动程序。在人工起动过程中，人工控制发动机供气和供油，FADEC提供发动机被动监控，机组通过ECAM警告发现起动异常并终止起动程序。当机组将起动电门放在点火位，FADEC识别起动过程，空调组件关闭，发动机页面自动跳转，并显示引气压力，在确认引气压力充足、滑油量足够后，机组将人工起动活门打开，此时起动机带动N2转子，滑油压力上升，在N2转速达到至少20%后，机组将主电门打开，此时两个点火器开始点火，低压、高压燃油关断活门打开，燃油流量、EGT上升，当N2达到50%时，FADEC控制起动活门关闭，点火停止，发动机参数继续上升并达到稳定状态，起动成功后机组需要将人工起动活门关闭。FADEC不提供自动终止起动的权限，通过机组人工中断，如果在主电门接通之前中断，把人工起动按钮选择至关断位即可；如果在主电门接通之后中断，需要把人工起动按钮和主电门都关断，并执行干冷转程序。三空中起动空中起动通常采用自动起动，与地面起动不同的是，机组需要时刻关注起动参数是否正常，如果异常，需要及时人工中断起动。空中自动起动分为风转起动和起动机辅助两种，其中风转起动主要依靠高速飞行时利用来流速度带动风扇-低压压气机-低压涡轮转子(N1)来起动，而起动机辅助是在低转速飞行时利用交输引气供给失效发动机，通过高压压气机-高压涡轮(N2)转子来起动，但在A320程序上要求不论是风转起动还是起动机辅助均要求将交输引气打开，而实际起动活门的打开由FADEC进行控制，主要考虑风转起动中N1转速不足时能够及时通过交输引气增加来辅助，此外，在起动机辅助时不能够使用机翼防冰，以满足供气要求。当执行空中重新起动程序时，机组首先确定飞机的最大高度，确定飞机在起动包线内，并根据起动包线确定起动采用的方式；确认失效发动机的主电门和推力手柄位置后，选择发动机方式选择电门到点火位，两个点火器开始工作，打开交输引气，若是采用起动机辅助注意将机翼防冰关闭，然后将主电门提起并计时，此时低压燃油活门打开，起动活门的打开由FADEC来确定，滑油压力上升，在N2约15%时高压燃油活门打开，燃油流量上升，点火必须在燃油流量上升30秒内获得，否则当关闭发动机，当N2达到50%时，起动活门关闭，点火停止，发动机参数继续上升并达到稳定状态，机组需要复位其他相关系统。四常见起动故障在发动机起动过程中，FADEC监控相应的参数，如N1、N2转速、EGT等，根据起动包线和控制规律调整起动过程，以下结合常见故障分别加以分析。1点火故障自动起动过程中，发动机点火通常发生主电门打开之后大约10秒后，如果发动机点火没有发生，在10秒内(极端寒冷情况15秒)，FADEC系统自动停止点火、燃油供给，并干转发动机30秒；在干冷转开始的25秒时，FADEC系统给两个点火器供电，且在30秒的时候，选择高压燃油活门到打开，尝试第二次起动；如果尝试第二次起动发动机，10秒钟内没有点火(极端寒冷情况15秒)，FADEC系统自动停止两个点火器、燃油流量和起动机。在FADEC系统选择起动放弃后，自动进行发动机干转，干转结束后将引起起动中断指示在ECAM上显示，要求机组关闭发动机。与自动起动不同的是，人工起动过程中，由于已经采用双点火方式，FADEC探测到点火失效后，不会尝试第二次起动，并且不会自动干冷转，需要机组人工中断起动，执行干冷转程序。2起动EGT超限造成EGT超限的原因很多，如压气机失速会导致EGT增加过快，异常的发动机噪音；低的起动机空气压力，造成N2小于提供足够大的压气机气流所需要的量；起动机活门动作故障，影响正确的起动机作动；起动机停止太快造成供气不足；尝试新的起动时上一次燃油的不完全净化保留于燃烧室中；外来物损坏(FOD)影响足够的发动机加速度和气流；变距定子叶片(VSV)的不正确设定等等。EGT超限表现为排气温度迅速超出极限值，如CFM56-5B起动限制为725C。在自动起动过程中如果探测到失速或者EGT超过起动包线内N2转速对应值，FADEC将切断燃油7秒，同时起动机和双点火保持ON；在7秒钟后，燃油回到接通位置，但燃油计划减少7%，如另外的失速或者超温发生，FADEC重复程序并减少多于7%的燃油设定，燃油计划已减少到该点上的总量是14%；如果一个失速或超温发生在第三次，FADEC系统将重复顺序并减少燃油计划超过7%，燃油计划已减少到该点上的总量是21%；如果一个失速或者超温第四次发生，起动将被自动放弃并且要求机组关车的信息将显示在E/WD上。与自动起动不同的是，人工起动过程中当FADEC探测到失速或者EGT超过起动包线内的N2转速对应值，FADEC不会自动终止起动并尝试减少燃油流量后的再次起动，EGT会继续上升到EGT限制，此时FADEC会自动中断起动，相应E/WD上显示关车程序，机组需要人工关车并执行冷转程序。3悬挂起动在起动悬挂期间,发动机点燃但发动机转速没有增加，表现为一个异常慢的加速跟随着发动机熄火和转速稳定在小于慢车处，如果发动机停止加速且计划的加速所需的燃油量没有减少且不存在失速或超温指示，即发生悬挂起动。造成悬挂起动的原因包括：起动机气压太低以至于无法加速发动机到自我支持的速度；外来物损坏到压气机使发动机转速无法继续增加；起动机活门故障；增压活门故障导致在计划的燃油压力设定打不开；起动悬挂也将会因为燃油设定太贫乏或者太多而引起：贫油的起动悬挂能够通过一个低的燃油流量和对应燃油流量低比率的EGT；富油的起动悬挂可能通过一个高的燃油流量并变成一个超温状态的EGT增加，很可能由于压气机失速而发生。在自动起动时，FADEC探测到悬挂起动，会自动变为双点火，若仍然悬挂，FADEC便会自动中断并执行干冷转，相应关车程序显示在E/WD上；如在人工起动过程中，则机组必须人工中止起动，并执行干冷转程序。发动机起动是机组在日常运行过程中均要执行的工作，但很多人只是盲目地执行程序而对其中的原理不胜了解，特别是遇到地面起动不正常或者空中发动机失效后再次起动，可能会由于误解而导致判断失误。本文从发动机控制的基本规律出发，介绍了正常地面和空中自动、人工起动以及常见起动故障时的FADEC控制规律和机组操纵方法，希望能够使机组对于发动机起动过程，故障判断和处置有一个更加清醒明确的认识，进而准确无误地执行相关程序。