Thiết kế động cơ CFM 56 - 5B

Tài liệu tham khảo Thiết kế động cơ CFM 56 - 5B

đẩy sinh ra.

Hiện nay họ động cơ CFM 56-5B đợc lắp trên các loại máy bay A319, A320, A321 doAirbus Industrie sản xuất Đầu tiên loại động cơ này đợc dùng trên máy bay Airbus A321vào tháng 3 năm 1994 đến tháng 11 năm 1994 động cơ CFM 56-5B4 đợc cấp chứng chỉkhả phi cho máy bay A320

Sở dĩ họ động cơ này đợc sử dụng rộng rãi trên máy bay A319, A320, A321 là dochúng đã đợc kế thừa những thành quả công nghệ của họ động cơ CFM 56-5A trớc đó

Họ động cơ CFM 56-5B có tỷ suất pha trộn không khí cao làm tăng lực đẩy và giảm tối

đa mức tiêu hao nhiên liệu cho động cơ Đặc biệt họ động cơ này đợc trang bị buồng đốtvòng đôi cho phép giảm tối đa lợng khí NO có trong khí thải Với tỷ suất pha trộn luồngkhí cao và không trộn dòng nên động cơ đã giảm đợc đáng kể tiếng ồn tác động đến môitrờng xung quanh sân bay Đồng thời nó còn đợc trang bị hệ thống điều khiển động cơbằng kỹ thuật số FADEC II ( Full Authority Digital Engine Control ) cải tiến, cho phéptơng thích với hệ thống điều khiển hiện đại đang đợc ứng dụng trong lĩnh vực hàng khôngdân dụng

Ngoài những u việt trên họ động cơ CFM 56-5B đợc thiết kế dựa trên kỹ thuật modulhoá từng phần Toàn bộ động cơ đợc chia làm 4 modul chính, có thể tháo rời từng modul

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Modul 1: Bao gồm tầng quạt và máy nén thấp áp

Modul 2: Bao gồm máy nén cao áp, buồng đốt, tua bin cao áp

Modul 3: Bao gồm tua bin thấp áp và kết cấu chịu lực phía sau

Modul 4: Bao gồm bộ truyền động trung gian, hộp giảm tốc và các khối máy lắp trênhộp giảm tốc

Chính nhờ những công nghệ này mà họ động cơ CFM 56 -5B có chi phí bảo dỡng, sửachữa thấp nhất và hiệu quả kinh tế cao nhất so với các loại động cơ cùng loại đang đ ợckhai thác trên thế giới

nó đợc lắp trên trục N1 bằng các bulông

Quạt và máy nén thấp áp

Nhiệm vụ của quạt nén là biến đổi cơ năng do trục tua bin thấp N1 truyền tới thành

động năng của dòng khí kết hợp với cánh hớng tạo ra lực đẩy cho động cơ Thực chất quạtnén của động cơ CFM 56 -5B cũng là một máy nén dọc trục với tỷ số nén vào khoảng 1,6

 1,7 lần

Quạt nén có cấu tạo gồm hai phần là phần bánh công tác (Roto) và phần dẫn dòng(Stato) Bánh công tác đợc lắp trên trục tua bin thấp áp N1 gồm moay ơ và các cánh quạtnén đợc lắp trên moay ơ Phần dẫn dòng gồm các tầng cánh hớng đợc lắp trên vỏ động cơ,

có chức năng nắn lại dòng không khí bị bánh công tác gây xoáy đồng thời chuyển hoámột phần động năng của dòng khí thành áp năng Ngoài ra nó còn có chức năng tạo nênkết cấu chịu lực chính cho modul 1 của động cơ

Sau khi qua các cánh hớng trên Stato quạt nén, dòng khí này đi vào ống đẩy kết hợp vớiluồng khí nóng tạo nên lực đẩy cho động cơ

Máy nén thấp áp của động cơ CFM 56-5B là loại máy nén dọc trục 4 tầng Nó có cấutạo gồm hai phần là phần bánh công tác (roto) và phần hớng dòng (stato) Bánh công tác

có dạng tang trống trên đó có lắp các cánh tạo thành 4 tầng riêng biệt Roto máy nén thấp

áp đợc lắp trên trục tua bin thấp áp N1 bằng các bulông

Trục thấp áp N1 dẫn động đồng thời máy nén thấp áp, quạt và 4 tầng tuabin thấp áp,

đây là loại trục rỗng đợc chế tạo bằng thép hợp kim đặc biệt, đợc đỡ trên 3 ổ bi là ổ bi cầu1B, ổ bi đũa 2R phía trớc và ổ bi đũa 5R phía sau

Mỗi tầng máy nén gồm hai phần là phần động gồm các cánh động lắp trên Rô to vàphần tĩnh gồm các cánh tĩnh lắp trên Stato

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Các cánh tĩnh máy nén thấp áp đợc chế tạo bằng hợp kim Titan Số cánh động và cánhtĩnh trên mỗi tầng của máy nén thấp áp đợc phân bố nh sau:

Tầng 1: Có 64 cánh động và 122 cánh tĩnh

Tầng 2: Có 70 cánh động và 122 cánh tĩnh

Tầng 3: Có 70 cánh động và 116 cánh tĩnh

Tầng 4: Có 68 cánh động và 100 cánh tĩnh

ở trên Stato máy nén thấp áp tại cuối tầng 4 ngời ta thiết kế hệ thống van xả khí Đây

là các van một chiều VBV ( Variable bleed valve) có chức năng điều chỉnh lu lợng khívào máy nén cao áp để khắc phục hiện tợng hóc khí ở máy nén thờng gây nên hiện tợngchết máy của động cơ

3 Máy nén cao áp HPC (High Pressure Compressor)

Máy nén cao áp của động cơ CFM 56 -5B là loại máy nén dọc trục 9 tầng, đợc cấu tạobởi 2 phần là bánh công tác hay còn gọi là roto và phần tĩnh (Stato)

Roto của máy nén cao áp đợc lắp trên trục tua bin cao áp N2 bằng các loại bulông chịulực và chịu nhiệt, đây cũng là loại trục rỗng chế tạo bằng thép hợp kim Titan Nó đ ợc đỡbởi 2 ổ bi đũa 3R, 4R và ổ bi cầu 3B

Chín tầng máy nén cao áp tạo nên roto máy nén, gồm 3 phần: Tầng 1 và tầng 2 chế tạo

có dạng hình tang trống Riêng tầng 3 có dạng hình trụ và đợc ghép vào tầng 2 và tầng 4bằng các bulông Từ tầng 4 đến tầng 9 có kết cấu dạng hình tang trống

Các cánh của bánh công tác đợc lắp trên moay ơ mỗi tầng của roto máy nén cao áp, cónhiệm vụ truyền năng lợng cho dòng khí

Máy nén cao áp

Stato của máy nén cao áp đợc ghép liền với vỏ của động cơ, trên đó lắp các cánh hớng,

đồng thời nó tạo nên kết cấu chịu lực và lắp đặt các cơ cấu phụ khác khác nh: cơ cấu xoaycánh, cơ cấu xả khí, trích khí vv

Hệ thống cánh hớng có chức năng là hớng dòng khí tới các cánh của bánh công táctầng ngay phía sau với một góc tới thích hợp và nắn dòng khí bị bánh công tác gây xoáy

Đồng thời chuyển hoá một phần động năng của dòng khí thành công tăng áp (áp năng)kèm theo sự tăng nhiệt độ dòng khí

Tại các vị trí tầng thứ 3, 4 của Stato máy nén cao áp có lắp các van xả khí và cơ cấuxoay cánh máy nén để điều chỉnh lu lợng khí khi xảy ra hiện tợng hóc khí Vì hiện tợnghóc khí rất hay xảy ra đối với động cơ tua bin khí hàng không dùng máy nén dọc trục.Hiện tợng này xảy ra khi lu lợng khí vào động cơ quá lớn so với lợng khí mà nó cần, gâynên hiện tợng luồng khí nén bị quẩn dòng làm cho máy nén bị kẹt cứng không quay đợc,dẫn đến động cơ ngừng hẳn hoạt động.

Để khắc phục hiện tợng này trên động cơ CFM 56-5B ngời ta lắp đặt hệ thống van xảkhí và cơ cấu xoay cánh hớng của Stato.Khi xảy ra hiện tợng hóc khí các van VBV sẽ tự

động mở ra luồng khí nén đợc đa ra phía ngoài qua cửa trên vỏ động cơ, sau đó các vannày tự động đóng lại.Đồng thời hệ thống điều khiển xoay cánh hớng hoạt động để điềuchỉnh góc tới của luồng khí thổi vào một cách thích hợp

Giữa tầng 4, 5 và cuối tầng 9 có cơ cấu van trích khí nén để cung cấp cho hệ thống

điều hoà, hệ thống khí nén và hệ thống chống đóng băng

4 Buồng đốt (Combustor)

Buồng đốt

Buồng đốt của động cơ CFM 56 -5B là loại buồng đốt vòng đôi Nó có chức năng biến

đổi hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng khí cháy Chúng đợc thiết kế rất

đặc biệt, gồm có 2 lớp Phía ngoài vỏ của buồng đốt đợc thiết kế cho một luồng khí thổibao xung quanh để làm giảm nhiệt độ của nó Phơng pháp này khắc phục đợc hiện tợngphá huỷ vật liệu chế tạo buồng đốt do quá nhiệt Chính nhờ công nghệ này mà tuổi thọcủa buồng đốt động cơ CFM 56 -5B đợc tăng lên rất nhiều

Trên vỏ buồng đốt ngời ta khoan các lỗ nhỏ để không khí thứ cấp từ máy nén cao ápthổi vào nhằm mục đích điều chỉnh nhiệt độ khí sau buồng cháy TT4 trớc khi vào tua bincao áp Bởi vì vật liệu chế tạo cánh tua bin có độ bền nhiệt giới hạn Nếu nhiệt độ khí quácao sẽ phá huỷ cánh tua bin cao áp Đồng thời các lỗ nhỏ này có công dụng tản nhiệt và

nó không cho ngọn lửa phía trong ruột tiếp xúc trực tiếp với vỏ buồng đốt

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Nhiên liệu đợc phun vào buồng đốt qua các vòi phun với áp lực cao để tạo sơng mùgiúp cho quá trình hoà trộn không khí và nhiên liệu diễn ra nhanh chóng và đều hơn Nhvậy hiệu suất cháy sẽ cao hơn rất nhiều đồng thời cho phép tiết kiệm tối đa nhiên liệu.Buồng đốt đợc trang bị 20 vòi phun nhiên liệu và 2 nến đánh lửa bố trí đối xứng nhau.Khi động cơ hoạt động ở chế độ cất cánh cần lực đẩy tối đa thì cả 20 vòi phun cùng hoạt

động Còn ở chế độ bay bằng cần lực đẩy nhỏ thì chỉ có 10 vòi phun hoạt động

Ưu điểm của buồng đốt vòng đôi là khối lợng nhỏ gọn , tổn thất thuỷ lực thấp nhất và

có nhiệt độ, áp suất đều ở cửa ra Ngoài ra buồng đốt loại này cho phép tiết kiệm tối đanhiên liệu tiêu hao do có hiệu suất cao và nồng độ NO trong khí xả thấp hơn các loạikhác Vì vậy làm tăng tính cạnh tranh thơng mại cho động cơ CFM 56 -5B

Nhợc điểm của buồng đốt loại này là dễ bị cong, vênh, méo khi có ngoại lực tác động,khó kiểm tra, thay thế và hiệu chỉnh

5 Tuabin cao áp HPT (High pressure Turbine)

Tua bin cao áp

Động cơ CFM 56-5B đợc thiết kế một tầng tua bin cao áp đây là loại tua bin dọc trục.Tuabin cao áp có nhiệm vụ biến nhiệt năng, áp năng của dòng khí cháy từ buồng đốtthành cơ năng để quay trục N2 của tua bin và truyềnd động để kéo quay máu nén cao áp.Thực chất chức năng cơ bản của tua bin làm cho dòng khí giãn nở trên tua bin và nhậnnăng lợng của dòng khí để sinh ra cơ năng trên trục động cơ.Tua bin cao áp cấu tạo gồmhai phần là roto và stato

Phần roto gồm moay ơ dạng đĩa lắp trên trục N2 và các cánh tuabin đợc chế tạo bằnghợp kim đặc biệt Nikel Inco T18

Stato là vỏ và cơ cấu chịu lực của động cơ Trên stato có lắp các cánh hớng tuabin.Dòng khí từ buồng đốt đến tuabin cao áp qua cơ cấu dẫn hớng sẽ làm tăng động năngdòng khí trớc khi tới Roto của tuabin cao áp

6 Tuabin thấp áp LPT (Low Pressure Turbine)

Tuabin thấp áp của động cơ CFM 56 -5B là loại tuabin dọc trục gồm 4 tầng Nó dẫn

động trục thấp áp N1 để quay 4 tầng máy nén thấp áp và quạt Tuabin thấp áp có nhiệm

vụ biến nhiệt năng, áp năng của dòng khí từ buồng đốt giãn nở qua tuabin cao áp tiếp tụcgiãn nở qua 4 tầng tua bin thấp áp để tạo cơ năng quay quạt, máy nén thấp áp

Tua bin thấp áp cấu tạo gồm hai phần là Roto và Stato

- Phần Roto gồm các đĩa moay ơ đợc chế tạo bằng Titan Các đĩa này đợc ghép lại vớinhau bằng các bulông chịu lực, chịu nhiệt và lắp trên trục N1 Số cánh động trên mỗi tầngcủa tua bin thấp áp đợc phân bố nh sau:

- Stato của tuabin thấp áp gồm các cánh hóng và có cấu tạo nh ống đẩy Lavan thu hẹpdần Khi dòng khí giãn nở qua tuabin thì nhiệt độ và áp suất dòng khí giảm dần đồng thờivận tốc (động áp) của dòng khí tăng lên Đó chính là nhờ dạng khí động của các cánh roto

và stato trên mỗi tầng

7 Hộp giảm tốc (Accessory Gearbox)

Hộp giảm tốc của động cơ CFM 56 -5B có 2 chức năng quan trọng là:

+ ở chế độ khởi động động cơ: Truyền chuyển động từ cụm máy khởi động chotrục truyền động trung gian để quay trục tua bin cao áp N2

+ ở chế độ khi động cơ làm việc: Truyền chuyển động từ trục tua bin cao áp N2

thông qua bộ truyền động trung gian để dẫn động cho các cụm máy lắp trên hộp giảm tốc

Các khối máy này bao gồm:

- Cụm máy phát (Integrated Drive generator)

- Bơm thuỷ lực (Hydraulic pump)

- Cụm các bơm dầu bôi trơn (Lubrication Unit)

- Cụm khởi động (Starter)

- Bơm nhiên liệu (Fuel pump)

- Cụm thuỷ cơ HMU (Hydro mechanical unit)

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Hộp giảm tốc và bộ truyền động trung gian

Hộp giảm tốc của động cơ CFM 56 -5B có 2 chức năng quan trọng là:

+ ở chế độ khởi động động cơ: Truyền chuyển động từ cụm máy khởi động chotrục truyền động trung gian để quay trục tua bin cao áp N2

+ ở chế độ khi động cơ làm việc: Truyền chuyển động từ trục tua bin cao áp N2

thông qua bộ truyền động trung gian để dẫn động cho các cụm máy lắp trên hộp giảm tốc

Các khối máy này bao gồm:

- Cụm máy phát (Integrated Drive generator)

- Bơm thuỷ lực (Hydraulic pump)

- Cụm các bơm dầu bôi trơn (Lubrication Unit)

- Cụm khởi động (Starter)

- Bơm nhiên liệu (Fuel pump)

- Cụm thuỷ cơ HMU (Hydro mechanical unit)

8 Bộ khởi động động cơ (Starter)

Bộ khởi động động cơ đợc lắp bên phía phải của hộp giảm tốc

Quá trình khởi động động cơ đợc thực hiện nhờ hệ thống khí nén của máy bay Nguồncung cấp khí nén là từ xe mặt đất hoặc từ động cơ phụ APU

Khi có tín hiệu điều khiển từ bảng điều khiển trên buồng lái của máy bay, máy tínhtrung tâm gửi tín hiệu sang khối giao diện EIU giữa động cơ và máy bay Khi đó tín hiệu

sẽ đa tới khối máy tính điều khiển động cơ ECU ECU nhận tín hiệu bắt đầu cho mở vankhởi động Khí nén từ hệ thống khí nén của máy bay qua van khởi động tới khối khởi

động (starter) Khối này hoạt động Nhờ động năng của dòng khí làm quay hệ thống dẫn

động vào hộp truyền động qua bộ truyền động trung gian đến làm quay trục tua bin cao

áp N2 của động cơ

Khi số vòng quay trục tua bin cao áp N2 đạt đến giá trị 16% thì khối máy tính điềukhiển động cơ sẽ điều khiển van phun nhiên liệu vào buồng đốt Khi N2 đạt đến tốc độ22% thì ECU điều khiển cho 2 nến đánh lửa bắt đầu hoạt động Khi N2 đạt đến tốc độ >50% thì ECU điều khiển 2 nến đánh lửa ngừng hoạt động Lúc này động cơ bắt đầu hoạt

động

IV Các hệ thống chính của động cơ CFM 56 -5B

1 Hệ thống điều khiển động cơ FADEC

FADEC là cụm từ viết tắt từ thuật ngữ Full Authority Digital Engine Control Đây là hệthống điều khiển động cơ bằng kỹ thuật số, áp dụng những thành quả của công nghệ điện

tử và tin học Tất cả chơng trình hoạt động, sự cố đợc lập trình và lu dới dạng số cho khốimáy tính điều khiển động cơ ECU Đồng thời chúng có liên hệ mật thiết với khối máytính chính kiểm soát hoạt động của máy bay trên buồng lái

Nguồn điện cung cấp cho khối máy tính điều khiển động cơ ECU là nguồn điện xoaychiều 115v 400Hz lấy từ 2 máy phát và nguồn 28v DC từ ắc quy dự phòng ECU kiểm tratất cả các hoạt động của động cơ, thờng xuyên gửi tín hiệu lên bảng điều khiển trên bànmáy thông qua khối giao diện động cơ-máy bay EIU Tín hiệu đợc truyền dới dạng sốthông qua các bus dữ liệu tiêu chuẩn ARINC 429

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến về trạng thái, tình trạng hoạt động hiện thời của

động cơ Đó là cảm biến về nhiệt độ dầu bôi trơn, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất dầu bôitrơn, áp suất nhiên liệu phun vào buồng đốt, nhiệt độ vỏ động cơ, nhiệt độ khí xả EGT, lulợng dầu bôi trơn, cảm biến tắc lọc

Tất cả tín hiệu này đợc ECU gửi về máy tính trung tâm trên buồng lái và hiển thị trênmàn hình chính ECAM Khi có tín hiệu phản hồi từ máy bay trở lại ECU nhận và xử lý đểbảo đảm động cơ hoạt động liên tục, an toàn và đạt hiệu suất cao nhất

Ngoài ra, ECU còn quản lý hệ thống nhiên liệu của động cơ và hệ thống khởi động.Quá trình cung cấp nhiên liệu, khởi động hoàn toàn do ECU điều khiển tự động

Động cơ CFM 56 -5B còn đợc trang bị hệ thống điều khiển độ giãn cách giữa cánh

động của tuabin và vỏ động cơ để nâng cao hiệu suất của động cơ Quá trình điều khiểnnày đợc thực hiện bởi các secvo thuỷ lực và hệ thống nhiên liệu Nó đợc ECU điều khiển

và quản lý ECU luôn kiểm soát độ giãn cách này bằng các cảm biến Đồng thời luônluôn điều chỉnh để động cơ làm việc ở chế độ có hiệu suất cao nhất

Ngoài những chức năng đã kể trên khối máy tính điều khiển động cơ ECU còn có chứcnăng điều khiển các van trích khí, xả khí và các cơ cấu xoay cánh của máy nén

2 Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho động cơ máy bay hoạt động

Nó bảo đảm cung cấp nhiên liệu theo yêu cầu của động cơ trong mọi tình huống và điềukiện làm việc Động cơ CFM 56 -5B còn sử dụng nhiên liệu để điều khiển các van xả khí,

điều khiển xoay cánh stato máy nén ở tầng 3, 4 của máy nén cao áp để khắc phục tìnhtrạng chết máy do hóc khí động cơ Ngoài ra nhiên liệu còn đợc sử dụng để điều khiểnkhoảng cách giữa cánh turbine và vỏ động cơ Ngoài những nhiệm vụ trên hệ thống nhiênliệu còn có nhiệm vụ làm mát dầu bôi trơn thông qua thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhiên liệu

và dầu bôi trơn

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu động cơ CFM56-5B

Hệ thống nhiên liệu của động cơ CFM 56 -5B gồm có:

 Các cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu

Ngoài ra hệ thống nhiên liệu còn có các vòi phun nhiên liệu và khối thuỷ cơ HMU

để điều khiển các van xoay cánh hớng, van xả khí, điều khiển độ giãn cách giữa cánhtuabin và vỏ động cơ

Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu động cơ CFM 56 -5B

Nhiên liệu từ thùng dầu máy bay đợc đa đến hệ thống nhờ bơm thấp áp (LP pump)sau đó nhiên liệu đợc đi qua bộ trao đổi nhiệt dầu bôi trơn / nhiên liệu Qua đó nhiệt độcủa dầu bôi trơn đợc truyền cho nhiên liệu Sau khi qua bộ trao đổi nhiệt, nhiên liệu điqua bộ lọc và đến bơm cao áp Tại bộ lọc, bơm đều đợc lắp các van an toàn để phòng khi

áp suất trong hệ thống quá cao (do tắc lọc) nhiên liệu sẽ qua van trở về nguồn Sau khiqua bơm cao áp, nhiên liệu đợc đi tới các vòi phun để cung cấp cho buồng đốt và mộtphần nhiên liệu đi đến khối thuỷ cơ HMU để điều khiển các van Một phần nhiên liệu từkhối thuỷ cơ và các bộ trao đổi nhiệt đợc trở lại thùng chứa qua van một chiều Trớc khinhiên liệu hồi về có một đờng nhiên liệu đợc trích ra từ bơm thấp áp để trộn lẫn nhiên liệutrở về có tác dụng làm giảm nhiệt độ nhiên liệu vào thùng

3 Hệ thống thổi ngợc.

Hệ thống thổi ngợc hay hệ thống đảo chiều lực đẩy có nhiệm vụ đổi chiều luồng khíthổi qua luồng ngoài theo chiều ngợc lại, mục đích để tăng lực hãm của máy bay làmgiảm quãng đờng chạy đà khi hạ cánh.

Hệ thống thổi ngợc của động cơ CFM 56 - 5B là loại cơ cấu thổi ngợc dạng lới Trongcơ cấu này các phần tử dùng để đổi chiều luồng khí là các dãy profil cánh Bình thờngkhi không cần đảo chiều lực đẩy thì cơ cấu này đóng xuôi theo vỏ động cơ Khi hệ thốnghoạt động thì cơ cấu mở ra và các dòng khí thổi ra ngoài đợc các cánh hớng theo chiềungợc lại Hệ thống đảo chiều hoạt động đợc là nhờ hệ thống thủy lực chính của máy bay

và cơ cấu dẫn động

Cấu tạo của hệ thống thổi ngợc gồm các phần tử sau:

 Bộ điều khiển thuỷ lực HCU( Hydraulic Control unit)

 Cảm biến vị trí mở cửa thổi ngợc (Switches for the deploy position)

 Cảm biến vị trí đóng cửa thổi ngợc (Switchs for the stow position)

 Hệ thống các khoá cửa thổi ngợc

 Hệ thống điều khiển điện, điện tử nối với khối máy tính điều khiển động cơECU và khối giao diện động cơ - máy bay EIU

 Các cơ cấu dẫn động (Actuator)

 Các xy lanh thuỷ lực đóng mở cửa

Bộ điều khiển thuỷ lực có chức năng điều khiển sự hoạt động của các xy lanh thuỷ lực

và các khóa thuỷ lực Nó bao gồm:

- Hai van phân phối một van điều khiện bằng tín hiệu điện, một van điều khiểnbằng tín hiệu thuỷ lực

độ hoạt động bình thờng thì chỉ có một nguồn cấp đợc sử dụng, còn một nguồn kia ở chế

độ dự phòng

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống thổi ng ợc

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thổi ngợc.

Quá trình mở cửa thổi ngợc chỉ có thể đợc thực hiện khi máy bay ở mặt đất và phải có

đầy đủ các điều kiện lôgic sau:

- Một kênh truyền của khối điều khiển động cơ ECU hoạt động khi nhận đợc tín hiệu

từ tay ga trên buồng lái

- Tín hiệu càng đã đợc thả từ hệ thống điều khiển càng LGCIU (Landing gear controlinterface Unit)

- Khối máy tính điều khiển động cơ đa động cơ về chế độ lực đẩy nhỏ nhất Khi khốimáy tính điều khiển động cơ ECU đã nhận đủ các tín hiệu logic trên thì nó bắt đầu mởvan phân phối điều khiển bằng điện cấp áp suất thuỷ lực cho bộ điều khiển thuỷ lực HCU

- Các truyền cảm áp suất gửi tín hiệu tơng tự về áp suất thuỷ lực hệ thống cho ECU, lúcnày các khoá thuỷ lực đợc mở ra Các cảm biến vi trí cửa thổi ngợc liên tục cho ECU cácthông tin về vị trí Khi các khoá đợc mở ra 100%, nguồn thuỷ lực đợc cấp cho các xy lanh

để mở cửa thổi ngợc Sau khi nhận đợc các tín hiện mở cửa 100% từ các truyền cảm vị tríthì ECU đóng các van phân phối để khoá nguồn thuỷ lực cấp từ hệ thống và chuẩn bị choquá trình đóng cửa thổi ngợc

Chơng 2

Tính toán nhiệt khí động động cơ và tua bin

A điều kiện làm việc và các số liệu cho trớc

I Điều kiện làm việc

-Động cơ làm việc ở mặt đất : H = 0 ,V = 0 (MH = 0 ứng với H = 0), n = nmax

-áp suất môi trờng xung quanh :pH=101325 Pa.

-Nhiệt độ môi trờng :TH=288 0K.

II Các số liệu cho trớc

m

-Nhiệt độ khí cháy trớc tua bin :T3*  14000K

-Tỷ số nén của quạt : *Q  1.7

-Tỷ số nén luồng thấp áp (quạt + máy nén thấp áp) : *k.TA  4

-Tỷ số nén của máy nén cao áp : *k.CA  7

Các thiết diện tính toán động cơ 0-0: Thiết diện phía trớc động cơ (môi trờng xung quanh).

1-1: Thiết diện trớc quạt

1Q-1Q : Thiết diện sau quạt

2-2:Thiết diện trớc buồng đốt chính (thiết diện sau máy nén ).

3-3: Thiết diện trớc tua bin

4-4: Thiết diện sau tua bin

5-5: Thiết diện tại miệng phun.

X-X: Thiết diện trớc máy nén cao áp

Y-Y: Thiết diện trớc tua bin thấp áp

B TíNH TOáN NHIệT KHí ĐộNG ĐộNG CƠ

Các tham số luồng chảy

1.Thiết diện trớc máy nén (1-1)

2

1 k 1 (

T

TH*  H   2H = 288 oK

* H

2 1

T

* 1

* TA k

* 1

11

= 432.3oK

Trong đó: hiệu suất máy nén thấp áp * 0.97

K.TA  η

3.Thiết diện trớc buồng đốt chính (2-2)

a.áp suất hãm: p*

2 = p*

1 * k

 = 2723616 Pa

* CA k

* 1

11

u CH

LM

* 2

* 3 p NL

.H

g 1 T T C g

+Nhiệt trị của nhiên liệu: Hu=43150 (KJ/kg)

+ηCH  0,97: hiệu suất đốt cháy

+Cp  1.245 KJ/kg.0K :nhiệt dung riêng đẳng áp

d.Vận tốc dòng khí tại cửa vào tua bin

-Ta có :

3

* 3

* 3 kc 3

.F m.p

T G ) q(   = 0.1727

Với m=0,0396; F3=0,13 (m2) ; Gkc  Gkk

Tra bảng hàm khí động ta có: 3 = 0.109

3 3

5.Công của rô to máy nén và tua bin

1k

k

1 k

* Q

* 1

b.Công cấp cho luồng ngoài : Le = m.LII = 270622 J

1k

k

1 k

* k.TA

1k

k

1 k

* k.CA

e.Công của tua bin cao áp :

LM NL

k.CA T.CA

g g 1

L L

k.TA

g g 1

t.CA

* T.CA R'.T

1 k' k'

L e

1 1

k'

* T.CA

h.Tỷ số giãn nở ở tua bin thấp áp: *

t.TA

* y

t.TA

*

1k'k'

Le

11

k'

* T.TA

* y

p p



 = 970739.42 Pa

b.Nhiệt độ hãm :

.R' 1 k' k'

= 289.88 oK

* T.CA

* 3

* 4

p p



 = 230483 Pa

b.Nhiệt độ hãm:

.R' 1 k' k'

= 319.78 oK

* t.TA

* y

*

4 T T

T   Δ = 790.3oK c.Tỷ số giãn nở ở tua bin : *

4

* 3

* T.CA

* T.TA

* T

p

p  

C  λ = 257.23m/s chọn λ4  0,5

8.Thiết diện sau miệng phun (5-5)

-Mức giảm áp của dòng khí khi không tăng lực:

H

* 4 MF p

2 T



 = 678.4oK

-Nhiệt độ hãm :

mf 5

* 4

* 4

* 5

η

TTT

* 5

* 4 5

T

T p

-Suất tiêu hao nhiên liệu :

r

nl r

P

3600.g

C  = 0.0172kg/N.h

c Tính toán nhiệt khí động tua bin động cơ

I Các số liệu cho trớc và sơ đồ luồng chảy

1 Các số liệu cho trớc

- Lu lợng khí cháy qua tua bin

GKC=GNL+GKI=GK.(1+gNL)=64.33 kg/s.

- áp suất toàn phần trớc tua bin P0 =261671 Pa.

- Nhiệt độ dòng hãm trớc tua bin T0 =1400 0K.

- Công yêu cầu của tua bin LT=LTCA+LTTA= 708393 J/kg.

- Tốc độ vòng quay tua bin cao áp nCA=14600 vòng/ phút.

- Tốc độ vòng quay tua bin cao áp nTA= 5000 vòng/ phút.

- Đờng kính trong tua bin Dng=0,7 m.=const

2 Sơ đồ dạng luồng chảy tua bin

3 Quy ớc tên các thiết diện của tua bin.

- Thiết diện 0-0:Tại cửa vào lá thiết bị phun tầng 1.

- Thiết diện 1’-1’:Tại cửa ra lá thiết bị phun tầng 1.

- Thiết diện 2’-2’:Tại cửa vào lá thiết bị phun tầng 2.

- Thiết diện 2-2:Tại cửa ra lá quay tầng 2.

II Tính toán nhiệt khí động tua bin

1.Tính các thông số dồng khí tại cửa ra tua bin (2-2).

Nhiệt độ dòng hãm tại cửa ra tua bin : 







R 1 ' k

' k

L T

* T

* T

*

*

T '.

R 1 ' k ' k

L 1

P

2 Tính diện tích của ra tua bin tại thiết diện (2-2)

- Chọn hệ số M tại cửa ra tua bin M2C= 0.7

Tra bảng hàm khí động thấp áp có mật độ tơng đối của dòng q(2)= 0.9116

- Chọn góc thoát của dòng tại cửa ra tua bin 2 75o

Theo phơng trìng lu lợng thấp áp có diện tích lu thông cửa ra tua bin F2 là:

* 2

* 2 KC 2

sin ).

( q P

m

T G

3 Các thông số hình học đối với hai tầng tua bin

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

Đờng kính ngoài tại cửa ra tua bin : 

D D

DTB2 ng tr2 0.8181 m Tốc độ tuyệt đối tại cửa ra : C2=M2C. k ' R ' T4 368 m/s

Trong đó  





C 2

* 4 4

M ' k

1 ' k 1

T G F

0

* 0

* 0 KC

F 4 D

Đờng kính trung bình tại cửa vào tua bin :   

2

D D

Dtb0 ng tr0 0.7548 m

Chiều cao các lá thiết bị phun tầng 1 :   

2

D D

h0 ng tr0 0.5482 m Tốc độ tuyệt đối cửa vào : C0=M0. k ' R ' T 3 =217.85 m/s

Trong đó  





2 0

* 3 3

M 2

1 ' k 1

* ' 2

C

L T

* TCA

* 0 P

TCA

* 0

* ' 2

T C

L 1

P

2 Xác định kích thớc luồng chảy

Đờng kính ngoài tại thiết diện (2’-2’) : Dn2’=0.8310 m2

Đờng kính trung bình tại thiết diện (2’-2’) :   

2

D D

DTB2' 2' t 0.7655

Diện tích dòng chảy tại cửa ra tua bin tằng 1 : 2' .D2ng  D2tr2'

2

* 2

* 2 KC C

' 2

sin F P m

T G )

(

trong đó chọn góc mở cửa ra tầng 1: 2' 75o

Từ q(2’c) ở trên tra bảng hàm khí động  2'c 0.328

4 Tính các thông số tốc độ của dòng khí tại cửa ra tua bin tầng 1.

Tốc độ tuyệt đối trên cửa ra của tầng 1:

' k 2

UTB2' TB2' 2' 407.62 m/s Thành phần theo phơng quay của tốc độ tơng đối tại cửa ra tua bin tầng 1 :

Wu2’=Cu2’+UTB2’=471.43m/s

Tốc độ tơng đối của dòng khí tại cửa ra tua bin tầng : W2’=  2 

' 2 2

'

2 ) ( W ) C

(

528.19 m/s

5 Xác định kích thớc luồng chảy tại cửa ra của thiết bị phun tầng 1.(1 -1 ) ’ ’ Theo dạng luồng chảy ta xác định đợc chiều cao lá quay tai (1’-1’): h1’= 0.058 m

Đờng kính trong của luồng chảy tại (1’-1’) : Dn1’=Dt+2.h1’= 0.8165 m

Đờng kính trung bình của luồng chảy tạI (1’-1’) : DTB1’=Dt+h1’= 0.7583 m

Diện tích luồng chảy tại thiết diện (1’-1’) : 1' .D2ng  D2tr1'

' 2 ' 2 CA T ' 1

U

C U L

trong đó : - Tốc độ vòng tại (1’-1’) ;  

60

n D

U TB 1 ' 2 '

- Tốc độ vòng tại (2’-2’):  

60

n D

U TB 2 ' 2 '

7 Xác định góc 1’ và tốc độ tuyệt đối của dòng khí tại thiết diện (1 -1 ) ’ ’

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

T G arcsin

c ' 1 TBF

* 0 1

* 0 KC '

th R ' T

1 ' k

' k 2

9 Góc của góc độ tơng đối trên cửa vào và cửa ra bánh công tác tua bin tầng I

Góc của góc độ tơng đối tại cửa vào bánh công tác tua bin tầng I( 1 ' )

' '

1 1 U

1 a

' '

2 2 U

' 1 sin

2 ' 2 dnLV W W2

1

áp suất tĩnh tại cả ra bánh công tác tua bin tầng 1 :

' 1 P

dnLV '

1 ' 2

T C

L 1 P

C 2

W W T

C 1'  1' TB 514.54 470.51 433.42 m/s

4

' 1

' 1 a '

1

C

C arctg

' 1 a '

1

UC

C

7

' 1

' 1 a '

1 sin

C W



' 1 2

' 1 '

' 2 a '

2

C

C arctg

' 1 a '

1

UC

C

14

' 2

' 2 a ' 2 sin

C W



' 2 2

' 2 '

2 C C

V Tam giác tốc độ trên ba bán kính.

Căn cứ vào số liệu tính toán ở trên ta vẽ đợc tam giác tốc độ trên ba bán kính.

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

2 2 1 1

2 2 1 1 m

sin W cos

W

sin W sin

W artctg