关键词：燃油系统、液压控制组件、HMU、推力不一致
一、引言
2015年1月25日，某架航班起飞时设置推力50%时，ENG1稳定在50%滞后，相比ENG2滞后5秒。在发动机全权数字化系统中，液压机械组件（HMU）作为整个发动机系统的重要执行机构，对发动机的燃烧、控制起了决定性的作用。燃油计量部分作为控制的核心，配合发动机控制组件（ECU）完成推力控制。本文通过对燃油计量系统的分析，解开控制和执行的关系。便于航空维护中对发动机工作状态的理解和把握。
来自飞机燃油通过供油管路进入发动机燃油系统。通过油泵后增压进入主燃油/滑油热交换器对滑油进行冷却。之后经过油滤进入发动机高压燃油泵。高压燃油泵出口燃油分成两路，主燃油路经过液压机械组件（HMU）计量系统用于燃烧；次燃油路作为液压源经过伺服燃油加热器加热后进入燃油作动部件，为发动机控制提供动力。从HMU出来未使用的燃油通过IDG滑油冷却器后再次进入主燃油/滑油热交换器或通过燃油回油活门（FRV）混合低压泵出来的冷燃油返回飞机油箱。
当发动机启动主电门置于ON位，低压燃油关断活门继电器11QG断电，活门开位电路接通，低压活门打开。
综上所述，燃油系统不仅为发动机的工作提供燃料也为控制发动机提供液压源，同时还对发动机其他系统进行冷却。发动机燃油泵组件有两级自润滑燃油泵、主油滤和冲洗油滤组件组成。下面对发动机燃油系统部件分别进行阐述。
二、液压机械组件（HMU）
液压机械组件依据发动机控制组件（ECU）的控制信号对发动机的工作状态进行控制。HMU实现如下功能：a、内部压力的精确计算；b、控制燃烧室的供油；c、N2超速保护；d、为发动机其他部件提供经过调节的稳定作动液压源。为实现这些功能HMU分为两个不同的子系统：燃油计量系统（包括计量活门、压差活门、压力关断活门、旁通活门和超速管理系统）；伺服管理系统（包括压力调节系统、伺服流量调节系统、电磁阀和力矩马达）。
ＨＭＵ燃油系统简要介绍：
经过高压燃油泵后，用于燃烧（Ps）和用于伺服控制(Psf)的两路燃油分别供给HMU。伺服燃油通过冲洗油滤、伺服燃油加热器进入压力调节模块。压力调节模块将压力调节为Pc（高压）、和Pcb（中压）。压力调节模块将燃油调节为恒定的伺服压力。
Pc=Pb+300psi Pcr=Pb+150psi
调定后有5个压力燃油可用。四路用于各种部件位置。从高到低依次如下：
Ps=Psf>Pc>Pcr>Pb
Pb为低压燃油泵出口压力。
高压泵出口排放的最大压力为1250psig。
当Pcr压力超过调定压力20Psi，Pcr压力释放活门将超压的燃油释放到Pb。
HMU主要部件包括：压力调节器、FMV、压差活门、旁通活门、超速管理器和增压关断活门。
燃油计量系统按照ECU的指令控制供给燃油喷嘴的燃油量。燃油计量系统由以下部分组成：
FMV控制系统（按照ECU逻辑）
FMV力矩马达；
FMV解算器；
压差调节系统；
旁通系统。
燃油计量活门的控制：
燃油计量系统依据ECU指令控制FMV位置。FMV力矩马达接收ECU电指令，转换指令信号为伺服燃油滑阀轴向运动。滑阀的运动控制FMV伺服作动筒左侧Pz压力，结合FMV伺服作动筒右侧压力Pcr调节FMV位置。同时燃油计量活门的最大最小止动点调节燃油的最大及最小供应流量。解算器将FMV位置反馈给ECU。
压差活门和旁通调节系统：
为了保证一个合适的压力通过FMV，压差活门和旁通活门调节一个恒定的FMV通过压力。系统由以下部分组成：压力探测器，旁通活门。压力探测器探测通过活门的压差。当压差变大时，压差探测器改变旁通活门下部压力使旁通活门打开，减少供油压力；当压差变小时，压差探测器时旁通活门关闭，使压力增加。
超速管理系统：
超速管理系统限制核心机N2最大速度到106%。独立与ECU的超速管理系统是液压机械部件和压差活门同轴安装：它由一个离心飞重、滑阀和预调弹簧组成。离心飞重探测N2转速；滑阀的运动使压差活门供应Psf或Pb压力伺服燃油；预载弹簧配合离心飞重产生超速限制值。N2增加飞重使滑阀向上运动，使微动开关向右运动，当N2在38-45%时微动开关闭合；当N2>45%时开关打开，给ECU一个启动逻辑信号，同时告诉ECU超速管理系统操作正常。离心飞重产生的力量使滑阀克服弹簧力向上运动，使Pb和Psf向压差滑阀供应伺服压力，压差活门和旁通活门正常操作。当N2达到98%时离心飞重施加等于预载弹簧力，当速度继续增加滑阀继续向上运动。当N2>106%时超速滑阀向上运动，使Psf压力被隔离，燃油旁通活门打开减少通过燃油计量活门的燃油。当N2返回到正常转速时，滑阀向下运动发动机正常工作。
在压差活门和旁通活门之间的缓冲阀，用于防止调节系统的压力波动。
增压关断活门（1）：在发动机启动过程中，压力关断活门保证向燃油喷嘴的供油有足够的压力。在发动机关断过程中关闭过程中，压力关断活门停止向燃油喷嘴供油。压力关断活门由一个活塞、预载弹簧和两个位置开关组成。
燃油关断系统保证发动机关断、避免压力突然增加。系统由以下部件组成：FMV关断活门、飞机关断电磁阀、关断换向阀和增压关断阀门。
复位功能：当飞机主电门传输关断指令，ECU同时也向燃油关断活门发送FMV关闭小于8°的控制指令，启动前需复位飞机关断电磁阀到运行状态（滑阀在下位）。
伺服流量调节系统：有六个流量调节器组成。燃油计量伺服活门、VSV、VBV、TBV、HPTACC和LPTACC。调节器使用三位滑阀和四通滑阀产生所需压力。另外还有两个电磁阀BSV和飞机关断电磁阀。
三、燃油控制系统对推力的影响和在维护中的注意事项
依据上文FMV力矩马达、燃油压力的精确性及FMV伺服活门的相应都能直接影响发动机的推力相应。在发动机推力控制中器到关键作用。同时可以看出FMV力矩马达和FMV伺服活门对燃油计量控制最为直接。力矩马达作为电控部件可维护性较小。但FMV作为机械部件在维护过程中应当严格准守发动机相应限制和使用要求，避免无润滑情况下的操作，从而避免磨损。影响发动机推力控制。
参考文献:
[1]A318/A319/A320/A321 AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL
[2] TRAINING MANUAL CFM56-5B ENGIN SYSTEMS
[3] A318/A319/A320/A321 TROUBLE SHOOTING MANUAL
[4] A318/A319/A320/A321 AIRCRAFT SCHEMATIC MANUAL
论文作者:毋伟利,, 张绪勤
论文发表刊物:《科学与技术》2019年14期
论文发表时间:2019/12/5
标签：活门论文; 燃油论文; 压力论文; 发动机论文; 滑阀论文; 系统论文; 部件论文; 《科学与技术》2019年14期论文;