1、CFM56-3发动机VBV常见故障及维修技术摘要：可调放气活门的工作情况直接影响发动机的工作稳定性，本文系统介绍了CFM56-3 发动机 VBV 系统的组成及工作原理，对发动机工作过程中常见的故障进行了分析，并提出了相应的维修措施。关键词：VBV;喘振；故障；维修Common failures and maintenance measures of CFM56-3 engine VBVAbstract: Variable bleed valve work directly affect the operational stability of the engine, CFM56-3 engin
2、e VBV system composition and working principle of this system is introduced in this paper., has carried on the analysis to the engine working process in the common faults, and puts forward the corresponding solutions.Keywords: VBV; surge; failure; maintenance1 引言VBV 系统故障目前是一个困扰航空公司的较大问题，每年都有多次因该故障而返
3、航的飞行事件，这不仅影响航空公司的经济效益，还会影响飞行安全。所以理解VBV 的工作原理，找到故障发生的根本原因对降低航空公司的维护成本有重要意义。2 VBV 系统的组成及工作原理现在大多数的涡扇发动机采用 VBV 与VSV 协同作用来防止发动机喘振的发生。CFM56-3 发动机的低压压气机放气活门有12 个，为翻板式且开度调节，见图 1。其作动机构比较复杂，包括一个燃油作动的液压马达（齿轮泵马达） 、一个带滚珠轴承的主螺纹作动筒、11 个带滚珠轴承的螺纹作动筒、11 根软轴、放气活门限动机构和反馈机构。11 根软轴把这些作动机构连在一起，系统的作动力来自放气活门控制组件的高压燃油，其传动关系
4、见图 2。图 1 CFM56-3 发动机放气活门机构工作过程中，发动机主控制器（MEC）内的放气活门控制组件，根据高压转子的转速 N2 和高压压气机进口温度T2.5，控制 12 个放气活门的开度，随着转速的增加，放气活门开度不断减小，直到完全关闭。图 2 CFM56-3 发动机放气活门作动机构MEC 向齿轮马达供给高压燃油，齿轮马达吧燃油的压力转换成扭矩，通过限动机构传动主作动筒。主做动筒包含一套减速齿轮系和一个与放气活门相连的带滚珠轴承的螺纹作动筒。减速齿轮系包含一对正齿轮和一对伞齿轮。伞齿轮系驱动软轴和螺纹轴，通过软轴再传动其他的作动筒。螺纹轴上带有一个能平移的大螺帽，当螺纹轴转动时，大螺
5、帽眼螺纹轴移动，从而带动放气活门转动而打开或关闭。为了减小螺纹轴与螺纹帽之间的摩擦，在螺纹轴与螺纹帽之间有 68 个滚珠。其他 11 个放气活门的作动筒与主作动筒类似，它们都靠软轴与主作动机构联系起来，并通过软轴和每个作动筒的伞齿轮系传动各自的螺纹轴，再通过大螺纹帽带动相应的放气活门转动。只有主作动筒有反馈机构，并把活门的实际位置反馈给MEC，当要求的位置与实际位置一致时，MEC 使齿轮马达停止转动。当放气活门打开时,一部分低压压气机空气经放气活门排出到外涵气流中,使低压压气机的空气流动阻力减小, 轴向分速和流量系数随之增大, 气流攻角减小 ,从而避免发生喘振。同时, 由于 VBV 放气, 高
6、压压气机各级空气流量减小, 气流轴向分速度减小, 从而避免了高压压气机因流量系数过大而出现涡轮状态。也就是在低速时, 低压压气机供给的气流流量大于高压压气机需要的,为了建立稳定的气流,VBV 活门打开, 一部分低压压气机出口气流流入到外涵气流中,避免了高压压气机失速和喘振。在高转速时,高压压气机需求的流量增加,而且不容易失速, 因此 VBV 关闭。VBV 系统的防喘原理如图 3所示。图 3 压气机中间级放气防喘3 VBV 常见故障及维修措施VBV 系统常见的故障有活门卡阻、柔性轴打滑、止动机构卡阻、齿轮马达漏油等故障，下面分析造成这些故障的原因及解决的方法。(1)检查发现在安装 VBV 系统的
7、止动机构时,没有人工转动到全关位置,或者调定主 VBV活门后,连接主柔性软轴时松动了止动机构随动螺母的位置导致活门与止动机构位置不一致。活门到达全关位置时燃油齿轮马达还能继续转动,可能出现活门不能继续运动时, 止动机构还没有到全关位置, 此时作用在活门和柔性软轴上的力矩过大造成软轴绞断, 活门卡阻。出现这种情况如果活门位置是正确的,可以用专用工具使齿轮马达往全关位置运动。如果反馈传感器两条基准线错开,则可以判断止挡机构安装时没有调定到全关位置。(2) 用专用工具将 V B V 活门调定在全关位置时, 活门与风扇框架应当存在一定间隙。如果不用专用工具设定,容易误认为活门全关位置就是活门不能转动的
8、位置,从而造成活门过关, 可能损坏活门和柔轴 。(3) 安装止挡机构时, 橡胶封严损坏。水可能进入止动机构中 ,飞机在空中时温度较低,水可能结冰导致随动螺母卡阻,可能造成止动机构损坏或主柔性轴被剪切断。笔者认为止动机构可以更改成密封的装置,这样水和杂质不易进入,而且可以提高止挡机构的可靠性。（4 ）检查柔性软轴六方形端是否磨损时,应检查外切圆直径, 如果外切圆直径小于 0 . 3 7 0 i n c h , 应更换柔性软轴采用柔性传动机构容易疲劳损坏和磨损,笔者认为将柔性软轴更改为刚性机构,系统的可靠性可能更好。4 结语VBV 系统的正常工作对发动机正常运行起着至关重要的作用，VBV 系统故障
9、将会导致严重的后果。因此航空公司的维护人员需要严格按照手册对 VBV 系统进行检查。安装时确保止动机构在全关位置,活门在全关位置(由专用工具设定 ),位置反馈传感器基准线对齐。如果怀疑活门或柔性轴打滑导致活门失效、EGT 上升, 地面用油泵测试时可能需要反复多次故障才再现(发动机工作时内涵压力大于外涵压力,活门易失效)。柔性轴打滑在缺少航材时可以把打滑的轴更换到右侧只驱动一个活门。检查系统转动力矩,若转动力矩过大, 更换相应的活门或止动机构。在厂家提出彻底的解决方案前, 增加对该系统的检查, 根据使用情况 ,进行软时限控制。参考文献1 李书明，赵洪利.民航发动机构造与系统M. 北京：中国民航出版社，2015:128-130.2 吴鑫睿. CFM56-5B 发动机 VBV 系统工作原理及故障分析J.工业技术，2012（ 12）:118.3 郑鹏飞. CFM56-5B 发动机 VBV 故障引起的EGT 超温 J.航空维修与工程，2004（6）:594 敖良忠. CFM56-5B 发动机 VBV 系统故障分析J.中国民航飞行学院学报，2005,16 （5）：15
