說案例講通報(bào)-發(fā)動機(jī)加速性下

我們在前面的公眾號文章《說案例講通報(bào)—發(fā)動機(jī)加速性》中提到波音737飛機(jī)早期，為了克服CFM56系列發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速階段加速慢，導(dǎo)致推力不一致偏差，而采取了在起飛階段將油門手柄推至從70%降到40%N1轉(zhuǎn)速，待雙發(fā)穩(wěn)定后，再按壓TOGA按鈕的措施，解決了問題。但同時也帶來另外一個問題，就是如果出現(xiàn)起飛構(gòu)型警告，只能在按壓TOGA之后油門前推至起飛功率時才能發(fā)現(xiàn)問題。波音公司最開始設(shè)置油門前推70%N1再摁TOGA正是為了起飛前檢查是否有起飛構(gòu)型警告再前推油門至起飛功率。波音737起飛構(gòu)型警告是在任一油門前推超過30度，飛機(jī)各舵面如果不在起飛設(shè)定的范圍內(nèi)就會觸發(fā)音響警告。其中，發(fā)動機(jī)油門前推（推力解算器角度CL飛機(jī)對應(yīng)30度，NG飛機(jī)對應(yīng)53度）對應(yīng)的N1值接近或達(dá)到70%轉(zhuǎn)速，此時如果存在構(gòu)型偏差而不滿足安全起飛的情況下，在飛機(jī)起飛加速前，飛機(jī)最初階段就被發(fā)現(xiàn)而采取措施了。在執(zhí)行雙發(fā)40%N1轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再摁TOGA起飛程序之后，此時，將雙發(fā)油門前推，如果出現(xiàn)起飛構(gòu)型警告，機(jī)組需要迅速收油門，中斷起飛，由于現(xiàn)在普遍采用滑跑起飛方式，所以兩者之間處置時的飛機(jī)狀態(tài)都是在飛機(jī)松開剎車開始滑跑的初期階段，所以差別就不大了。雖然這樣給機(jī)組提供判斷處置的余地也很大，但也需要機(jī)組有意識做好預(yù)想預(yù)防。我們討論的第二個問題就是關(guān)于發(fā)動機(jī)加速性測試。根據(jù)手冊查得加速目標(biāo)N1之后，將油門快速從高慢車轉(zhuǎn)速推到目標(biāo)N1轉(zhuǎn)速。此時存在一個問題，如果油門推的靠前，會造成超過目標(biāo)N1過多，造成發(fā)動機(jī)不必要的損耗，甚至?xí)霈F(xiàn)超轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。如果油門推不到位，又會造成沒有達(dá)到目標(biāo)N1，測試不成功。在波音737CL手冊中，沒有相關(guān)的提示，但在波音737NG手冊中，則給出了如下提示：就是先前推油門超過加速目標(biāo)N1轉(zhuǎn)速+5%，然后用筆或貼紙標(biāo)記此處位置，當(dāng)正式測試時，直接將油門推至此處，保證測試通過而不用擔(dān)心轉(zhuǎn)速超出過多。根據(jù)本人多年工作實(shí)踐，還有一種不需要貼紙或用筆標(biāo)記的方法，就是先進(jìn)行功率保險(xiǎn)測試后不收油門，直接加減油門調(diào)整到加速目標(biāo)N1，記錄此處油門與附近最近處標(biāo)識的字母或固定螺釘對應(yīng)位置，然后進(jìn)行測試。而且由于發(fā)動機(jī)本身轉(zhuǎn)速慣性的作用，沒有必要在加速目標(biāo)N1轉(zhuǎn)速基礎(chǔ)上再加5%作為標(biāo)記，直接在目標(biāo)N1處標(biāo)記，油門前推至此，即可保證發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到測試要求。此外波音737CL對應(yīng)的加速性測試與波音737NG由于控制方式不同導(dǎo)致測試內(nèi)容也不一樣。波音737CL對應(yīng)的CFM56-3發(fā)動機(jī)由于采用的是MEC+PMC方式，所以它的測試分為三個步驟：測試步驟測試目的測試標(biāo)準(zhǔn)步驟1：地慢車N1—40N1%檢查發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速加速性能雙發(fā)加速時間之差不能超過4秒步驟2：40N1%—加速目標(biāo)N1%檢查發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速加速性能雙發(fā)加速時間之差不能超過2秒步驟3：高慢車N1—加速目標(biāo)N1%檢查發(fā)動機(jī)復(fù)飛加速性能單臺加速時間不能超過7.4秒備注：復(fù)飛階段要求發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)迅速加速到復(fù)飛所要求的最大推力，迅速擺脫飛機(jī)的下降趨勢開始爬升復(fù)飛。按照適航法規(guī)關(guān)于著陸復(fù)飛爬升梯度的要求，發(fā)動機(jī)的功率或推力應(yīng)為油門桿從最小飛行慢車位置開始移向復(fù)飛推力位置后8秒時可用推力。所以發(fā)動機(jī)加速性的快慢是由復(fù)飛性能體現(xiàn)的。對而絕大部分有關(guān)加速慢的報(bào)告都出現(xiàn)在步驟1，即從低慢車轉(zhuǎn)速到40%N1階段。隨著在役發(fā)動機(jī)使用時間的增加，性能逐漸衰退，發(fā)動機(jī)加速慢的問題就會顯現(xiàn)。對于CFM56-7發(fā)動機(jī)，隨著性能的提高，其加速性也更好，手冊要求其加速性小于6.3秒。影響發(fā)動機(jī)加速性的因素很多，比如CFM56-3發(fā)動機(jī)在測試時，低慢車/高慢車的轉(zhuǎn)速要求在規(guī)定范圍內(nèi)，這樣保證加速測試的起點(diǎn)轉(zhuǎn)速不能太低，否則會影響加速性能。維修手冊要求低慢車標(biāo)準(zhǔn)N2+3/-1.0%范圍內(nèi),高慢車標(biāo)準(zhǔn)N2+3/-0.7%范圍內(nèi)。最初高慢車轉(zhuǎn)速范圍維修手冊規(guī)定也是+3/-1.0%的范圍，后來為了保證測試步驟3復(fù)飛加速性能，波音發(fā)布通報(bào)將-1.0%改為-0.7%。其次由于CFM56-7發(fā)動機(jī)采用EEC控制，其慢車轉(zhuǎn)速由EEC控制，不需要像CFM56-3發(fā)動機(jī)因?yàn)槭菣C(jī)械液壓控制而需要檢查高低慢車轉(zhuǎn)速以及人工調(diào)整了。除此之外，由于外界溫度、空氣密度對發(fā)動機(jī)加速性影響也很大，所以需要查表對應(yīng)的外界溫度和場壓來得出加速目標(biāo)N1來測試，在CFM56-7維護(hù)手冊中，明確說明：在海平面以上高度地區(qū)測試加速性，高度每上升1000英尺，加速性標(biāo)準(zhǔn)值降低0.25秒，CFM56-7的海平面地區(qū)測試加速性時間為6.3秒。下面我們討論關(guān)于加速性的第三問題，高/低慢車轉(zhuǎn)換存在四秒延遲。首先，關(guān)于高低慢車的由來，我們在《說案例講通報(bào)—風(fēng)扇整流罩》中，已經(jīng)介紹過了，最初CFM56沒有高/低慢車之分，沒錯，只有低慢車轉(zhuǎn)速，在空中也是地慢車轉(zhuǎn)速，這是因?yàn)樵诘孛婊袝r，如果慢車轉(zhuǎn)速設(shè)定過高，會造成推力偏大，滑行速度降不下來，受地面管制影響，飛行員要不斷施加剎車減速，這樣既增加了燃油消耗，還增加了飛機(jī)快速短停時的剎車能量累積。飛機(jī)在空中，要進(jìn)入下降階段時，如果下降率大于每分鐘2000英尺，飛機(jī)的勢能減少會轉(zhuǎn)化為動能的增加，并且會克服空氣阻力，導(dǎo)致表速的增加。如果發(fā)動機(jī)慢車轉(zhuǎn)速調(diào)定過高，會增加空中減速/控制速度的難度，這就是為什么，早期發(fā)動機(jī)，慢車轉(zhuǎn)速只有一種慢車轉(zhuǎn)速，即低慢車轉(zhuǎn)速的原因。但此后在上世紀(jì)80年代末發(fā)生了幾起空中停車，原因是飛機(jī)在暴雨中飛行，發(fā)動機(jī)慢車轉(zhuǎn)速偏低，導(dǎo)致風(fēng)扇整流錐不能將所有雨水全部通過離心力甩到外涵道，而進(jìn)入內(nèi)涵道的雨水，澆滅了發(fā)動機(jī)，波音由此發(fā)布了一系列通報(bào)措施，其中一條就是將慢車分為高/低慢車，或者叫地面和空中（飛行）慢車，以CFM-56高/低慢車為什么有這個四秒延遲？它有兩個目的：使用反推前保持高慢，為飛機(jī)復(fù)飛作準(zhǔn)備避免著陸發(fā)動機(jī)跳躍時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化飛機(jī)在降落階段需要面臨兩個選擇，一是落地拉反推減速，在反推手柄拉起下，反推油門迅速加速，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速要盡快加速以滿足利用反推減速的需要。由于CFM56固有的低轉(zhuǎn)速加速慢特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)人員希望在高慢車狀態(tài)下開始反推加速，即以高起點(diǎn)提高反推加速性能，減少著陸距離。而飛機(jī)面臨的第二個選擇是，飛機(jī)由于某種原因，需要觸地后連續(xù)起飛或復(fù)飛，此時也需要盡快將油門前推加速，也需要在高慢車轉(zhuǎn)速下盡快加速。所以綜上兩個情況，四秒延遲是為了實(shí)現(xiàn)高慢車轉(zhuǎn)速下，盡快進(jìn)入正推力或反推力大功率狀態(tài)，從而克服落地后低慢車狀態(tài)下加速響應(yīng)慢的緣故。