75发动机空气_vsv
基于PSOBP神经网络的民航发动机VSV故障诊断
2020年12月Dec. ,2020第36卷第6期Vol. 36 , No. 6滨州学院学报Journal of Binzhou University【航空科学与工程研究】基于PSO BP 神经网络的 民航发动机VSV 故障诊断阚玉祥(滨州学院飞行学院，山东滨州256603)摘要：现代民航发动机大多使用VSV 系统来提高发动机工作稳定性和避免发动机失速或喘振。
为了诊断VSV 系统故障，提出了 一种基于PSO-BP 神经网络对VSV 位置进行监控 的方法，当PSO-BP 神经网络模型的预测值与实际值的偏差超过一定值时，则判断VSV 系统故障。
利用发动机健康状态的QAR 数据，基于PSO 算法优化的BP 神经网络建立了发动机 VSV 在飞机下降段的调节规律模型，同时建立BP 神经网络模型。
经过对比分析，通过PSO -BP 神经网络建立的VSV 调节规律模型的诊断精度，高于传统的BP 神经网络模型，可为民航发 动机状态监控和故障诊断提供依据，具有一定的工程实用价值。
关键词：民航发动机；VSV ；故障诊断；PSO 算法；BP 神经网络中图分类号：TP 183 文献标识码：A DOI ： 10.13486/j. cnki. 1673 - 2618. 2020. 06. 0010引言民航发动机VSV(VariaUle Stator Vane )系统的工作状态对发动机的工作性能至关重要在发动机 需要时调节VSV 开度，可以达到提高转子转速裕度，减小机械负荷的目的閃。
由于VSV 需要随着发动 机工况的变化不断调节，极易造成VSV 系统故障，使静子叶片的实际位置偏离指令位置，偏离过大时使气流攻角过大，从而诱发喘振。
严重时会导致机件损伤、空中停车等故障因此监控VSV 的位置，及 时发现VSV 系统故障有助于发动机安全高效的运行％以发动机实际运行的大量数据为基础，神经网络、支持向量机等一系列算法在故障诊断和性能预测方面得到了广泛应用。
飞机发动机空气系统
空 气 系 统
发动机空气系统
发动机冷却
空气系统控制
发动机坊冰
1. 空 气 系 统 / 冷 却
发动机 空气系统—冷却
外部空气系统
内部空气系统
通风整流罩
冷却区域
燃烧室冷却 涡轮冷却
高压涡轮导向器 和叶片冷却 涡轮盘和轴冷却
任务
发动机机匣
内部封严
压力平衡
内部冷却
轴承腔冷却 附件冷却
1.1 外部空气系统
2. 空 气 系 统 控 制
空气系统控制 涡轮间隙控制
高压涡轮间隙 HPTACC 低压涡轮间隙 LPTACC 过度放气活门 TBV 压气机气流控制
可调放气活门 VBV
可调静子叶片 VSV
2.1 压气机稳定性控制
不稳定工作: 失速：在压气机转速保持不变的情况下，由于某 种原因进入压气机的空气流量减少，造成叶轮进 口攻角过大，在叶背处发生气流分离的现象叫失 速。 喘振：由叶片失速引起的，发生在压气机轴线方 向上的低频率高振幅的气流振荡现象叫喘振。
HPTACC工作原理
高压涡轮间隙控制活门混合空气控制高压涡轮护罩 支架的热力膨胀。通常HPTACC 系统保持在HPT 叶尖与机匣支架之间的间隙至最小。但当发动机内 部温度不稳定时或在大功率时，HPTACC系统增加 涡轮间隙。HPTACC系统增大间隙以确保高压涡轮 叶尖与护罩不接触。
工作原理
VSV工作原理：
可调静子叶片（VSV）通常是将高压压气机的进口导向叶 片和前几级静子叶片做成可调的。在压气机不同的工作状 态及外界条件下，通过改变工作叶轮进口处绝对速度的切 向分量大小，从而改变相对速度的方向，减小攻角，防止 喘振。 转速低时，叶片关小；转速高时，叶片开大。 叶片实际位置通过反馈钢索传回控制器与要求位置比较， 或传感器传回控制器与要求位置比较。
V2500发动机VSV系统及其主要故障分析
V2500发动机VSV系统及其主要故障分析
高彦平
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2017(000)009
【摘要】航空无小事,发动机是飞机的心脏,其运行状态关系整个航空器的运行安全.发动机气路系统犹如人体的呼吸系统,其工作状态关系发动机是否“窒息”.本文从发动机VSV系统的原理出发,分析常见故障发生原因,以及目前的应对举措方面做简要分析.以供各同仁,专家交流参考.
【总页数】2页(P10-11)
【作者】高彦平
【作者单位】四川航空股份有限公司,四川成都610202
【正文语种】中文
【中图分类】TN22
【相关文献】
1.CFM56-5B发动机VBV系统故障分析
2.V2500发动机的维修问题及进型
V2500 Selectone发动机3.某两缸发动机PCV系统结冰故障分析与处理
4.CFM56-5B发动机VBV系统工作原理及故障分析
5.V2500发动机LPC 2.5级放气活门故障分析及维护处理
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飞机发动机空气系统
2.2 间隙控制系统
目的：保持涡轮叶片叶尖和机匣之间的间隙 为最佳，减少漏气损失，提高发动机性能。
方法：在发动机不同的工作状态下，通过引 入风扇或压气机不同级的空气，进入涡轮机 匣进行冷却，以达到控制涡轮机匣的膨胀量， 与叶片在此发动机工作状态下的伸长量相一 致。
高压涡轮导向器和叶片冷却：
有单通道、多通道内部对流冷却、冲击冷却、外 部气膜冷却等方法。
涡轮盘和轴承冷却：
采用双层壁结构轴承座，引入压气机空气，进入 其中的空腔进行循环冷却。冷却空气还提供轴承 滑油腔的封严和增压，阻止内部滑油腔的滑油向 外泄漏。
附件冷却：
发电机、点火导线；
2.
燃ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ室冷却：
原因：燃气温度太高（1800~2000 OC）不适于进入涡轮导 向器叶片。
涡轮冷却：
原因: 材料的耐温极限； 涡轮盘温度分布不均匀；
通过冷却进行间隙控制。
意义：在超过材料限制的温度下工作；防止热应力疲劳及 不可控的膨胀率和收缩率；控制涡轮间隙，提高发动机性 能；延长涡轮导向叶片和涡轮叶片及盘、轴的寿命。
常出现喘振的阶段：启动、加速、减速和反推。
放气活门防喘工作原理：
探测到喘振时，放气活门打开放气，增大放气活 门之前各级的气流轴向速度，气流攻角减小，起 到防止喘振的作用。脱离喘振区后，放气活门关 闭。放气活门还有防止后边各级压气机进入涡轮 状态的功能．
放气活门关闭过早或过晚均不利：关闭过早，发 动机没有脱离喘振范围，仍可能喘振；关闭过晚， 放掉空气，造成浪费。
发动机空气系统发动机冷却空气系统控制发动机坊冰发动机空气系统冷却外部空气系统内部空气系统冷却区域任务内部封严压力平衡内部冷却燃烧室冷却涡轮冷却高压涡轮导向器和叶片冷却涡轮盘和轴冷却轴承腔冷却附件冷却通风整流罩发动机机匣定义
发动机漏油是飞机运行中的常见故障
发动机漏油是飞机运行中的常见故障，油液大量渗漏会直接危及飞行安全，对于发动机漏油故障，本文通过对发动机漏油标准介绍，故障排除方法介绍，渗漏原因进行分析，找到最简洁快速的方法排除发动机漏油故障。
在航线维护中，我们判断发动机漏油以AMM71-71-00-601的渗漏标准为依据，如发生渗漏情况，在标准范围内，可以放行飞机；发动机起动好后，在大功率状态下连续渗漏，应该让发动机立即停车进行检查，首先我们要判断到底是什么类型的油，打开发动机风扇整流罩，由于排放管集中，我们很难辨明是哪一个地方，这时要发挥眼，鼻并用，找到渗漏源。
有时，目视也会判断错误，对发动机进行试车是个好办法，但是浪费时间和燃油，用干净的纸伸到排放管里面，观察里面是否有油迹，这是航线判断发动机漏油常用的方法。
发动机使用的油液通常有液压油，滑油，燃油，液压油渗漏通常最好判断，发动机只有发动机驱动泵和反推系统使用液压油，反推系统的反推作动筒和同步软轴管是最常见的渗漏点；滑油渗漏源主要有滑油燃油热交换器，前集油槽，后集油槽，起动机，CSD。
通过观察发动机渗漏的工作状态对与分析渗漏也很有帮助，如果是起动机漏油，在发动机起动时漏油而起动机脱开后会停止，或者变少；如果是附件齿轮箱的碳封严漏油，漏油会随着发动机的起动越来越严重，因为随着发动机功率增加，发动机带动附件齿轮箱传递的工作载荷增大，齿轮箱渗漏会加剧；如果是CSD本身漏油，可以通过观察窗观察油量的减少来判断。
燃油渗漏的确定比较复杂。
燃油排放管连接着燃油泵、CSD、燃油/滑油热交换器，可调放气活门（VBV）、可调静子导向叶片（VSV）、高压涡轮间隙控制活门（HPTCCV）等众多部件，而且放油管比较集中，要细心的观察，不论是任何地方的渗漏，是显性的还是隐蔽的，通过试车我们能直接分辨出渗漏源，如果是少量漏油，漏油不明显，试车解决不了，可以采取下面的措施对发动机漏油进行监控。
发动机漏油故障的排除有时也不是一帆风顺，我公司执管2941飞机就发生一起发动机漏油故障，在每次飞机落地半小时后，发动机下面均会发现有少量油迹，打开发动机风扇整流罩仔细检查，在排放管处有滑油，顺着排放管检查，判断为启动机碳封严渗漏，更换新的碳封严后并没有解决问题，在几个航段后又发现渗漏，之后在打开风扇整流罩进行试车检查，试车检查效果也不明显，没有发现渗漏，后来采取了一个办法，在怀疑可能渗漏的滑油排放管处用耐高温的收集袋捆扎在排放管处，这样在飞机落地后进行检查，发现是滑油散热器有少量渗漏，虽然参考AMM手册还不到门槛值，这种收集渗漏的方法能很准确的发现渗漏源，将故障隐患及时得到控制。
vsv和vbv工作原理
vsv和vbv工作原理
vsv和vbv是用来显示转速的。
转速是用来表示发动机工作的状态，就好比汽车的车速，有了车速才有转速。
在汽车上我们可以看到仪表盘上有个转速表，上面标着一个数字。
这个数字就是发动机转速，也就是汽车的每小时多少公里。
这个转速表示发动机在规定条件下的最大功率。
比如我们开车时，发动机转到了1500转以上，那就说明发动机工作在了1500-2000之间。
那么我们的车速就是以这个为标准的，也就是1500-2000=80km/h。
每台汽车都有自己的最高转速，而这一转速是由发动机来决定的。
发动机在低转速下运行时效率高，所以转速越低则油耗越低。
如果发动机在3000转以下运行，则其效率明显低于在2000转以上运行时的效率。
所以当汽车在高速行驶时，发动机必须维持在高效率工作状态，此时发动机的转速一般都保持在3000转以上。
也就是说当车辆以2000-3000公里每小时高速行驶时，其油耗为最高，此时如果把车速提高到6000公里/小时以上，油耗则会明显下降。
—— 1 —1 —。
737-NG_发动机空气可调放气活门(vbv)系统
75—32—00—020 Rev 2 03/11/1997
有效性
YE201
75—32—00
摇臂
VBV 门
75—32—00—020 Rev 2 11/24/1998
向前
左 VBV 动作筒
向前
右 VBV 动作筒
有效性 YE201
发动机空气 － VBV 系统 － 部件位置
75—32—00
发动机空气 － VBV 系统 － 作动筒
有效性 YE201
发动机空气 — 可调放气活门（VBV）系统 — 一般说明
75—32—00
发动机空气 － VBV 系统 － 部件位置
部件位置 右可调放气活门（VBV）作动筒是在风扇框架后面在 4：00 位
置。 左可调放气活门（VBV）作动筒是在风扇框架后面 10：00 位置。 这些部件是在风扇框架内： － VBV 门（12） － 作动筒（未示出） － 摇臂（12） 为接近 VBV 系统部件，打开两个风扇整流罩和反推装置整流罩。
有效性 YE201
VBV 门(10)
摇臂 作动筒
U 形夹杆
VBV 主门(2)
摇臂
发动机空气 － VBV 系统 － 门
75—32—00
发动机空气 － VBV 系统 － 功能说明
概述
工作情况
EEC 使用这些数据安排可调放气活门（VBV）的位置
－ 环境压力（PO） － 空气总压（PT） － 空气总温（TAT） － 高压压气机进口温度（T25） － 可调静子叶片（VBV）位置 － N1 转速 － N2 转速
VBV 作动筒有一个放泄从轴密封泄漏的燃油的放泄口。
培训知识要点
为脱开一个作动筒，必须拆下一块风扇函道板。VBV 作动筒是 互换的。
发动机系统—空气系统
➢HPTACC工作原理
➢ 高压涡轮间隙控制活门混合空气控制高压涡轮护罩 支架的热力膨胀。通常HPTACC 系统保持在HPT 叶尖与机匣支架之间的间隙至最小。但当发动机内 部温度不稳定时或在大功率时，HPTACC系统增加 涡轮间隙。HPTACC系统增大间隙以确保高压涡轮 叶尖与护罩不接触。
➢LPTACC工作原理
➢来源：
➢发动机引气：可从风扇、压气机的中间级、高压 级引出；
➢辅助动力装置的引气； ➢地面气源供气。
➢组成：
➢引气管道、单向活门、压力调节和空气冷却系统、 引气关断活门、气源总管等。
1.3 空气系统冷却功用
➢降低部件温度，使之可以在超过其材料限制的温 度下工作；
➢控制温度分布均匀，避免温度梯度，防止出现因 温度不匀产生的热应力；
➢防冰方法
➢对容易结冰的零件表面进行加温。常用热源有： 压气机热空气、电加热和滑油加热。
➢结冰条件和位置:
➢当飞机穿越含有过冷水珠的云层或在有冻雾的 地面工作时，发动机的进气道前缘，压气机前 缘整流罩、第一级导流叶片都有可能结冰。
➢危害（为什麽要防冰）:
➢结冰会破坏进气道的气动外形，减小进气面积， 使空气流量减少，功率下降，性能变差，进一 步引致发动机故障。
空气系统控制
空
气
涡轮间隙控制 压气机气流控制
系 高压涡轮间隙
统
HPTACC
控 低压涡轮间隙 LPTACC
制 过度放气活门
TBV
可调放气活门 VBV
可调静子叶片 VSV
2.1 压气机稳定性控制
➢ 不稳定工作:
➢失速：在压气机转速保持不变的情况下，由于某 种原因进入压气机的空气流量减少，造成叶轮进 口攻角过大，在叶背处发生气流分离的现象叫失 速。
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左作动筒的 LVDT 连接至 EEC 的通道 A。右作动筒的 LVDT 连接至 EEC 的通道 B。
培训知识要点 你可以更换一个作动筒或两个作动筒。每个作动筒连接至一个摇 臂组件。为了拆卸作动筒，从摇臂组件脱开 VSV 作动筒。 VSV 作动筒是互换的。
75—31—00—030 Rev 3 12/05/1998
右 VSV 作动筒
伺服燃油供油 伺服燃油回油
发动机空气 — VSV 系统 — 功能说明
有效性 YE201
75—31—00
－ － － － － － 空气总温（TAT） 空气总压（PT） 环境压力（PO） N1 转速 N2 转速 高压压气机进口空气温度（T25）
当 N2 是在慢车时，可调静子叶片是在关位置。当 N2 增加时，
它们转到开得较大的位置。当 N2 大于 95%时，它们是在全开位置。 在结冰条件下，在较低的高度和低 TAT 时可调静子叶片被指令在关 得较小的位置以提高发动机稳定性。当 N1 或 N2 转速大于红线约 1% 时，VSV 被指令关闭。
发动机空气 — 可调静子叶片（VSV）系统 — 一般说明
一般说明 可调静子叶片（VSV）系统控制这些可调静子叶片的角位置： － － － － HPC 进气导向叶片（IGV） HPC 1 级静子叶片 HPC 2 级静子叶片 HPC 3 级静子叶片
VSV 系统调节高压压气机内的空气流量。这就增加压气机效率 和喘振裕度。 VSV 系统有这些零件： － － － － 两个 VSV 作动筒 两个摇臂组件 4 个作动筒（未示出） 可调静子叶片
培训知识要点
在控制显示装置（CDU）的发动机维修页上你能看到 VSV 位置
控制
VSV 系统自动地工作。EEC 通常通过显示电子装置（DEU）以 ADIRU 获得 TAT，PT 和 PO。EEC 从发动机传感器获得发动机数 据。这些参数是用于计算指令的 VSV 位置。EEC 发送一个信号至 HMU。HMU 输送伺服燃油压力至两个 VSV 作动筒。每个作动筒连 接至一个摇臂组件。这两组作动筒和摇臂组件一起通过 4 个作动筒转 动可调静子叶片。每个作动筒有一个 LVDT。EEC 使用 LVDT 监控 VSV 作动筒的位置。1 个 LVDT 发送一个电信号至 EEC 的通道 A。 另一个 LVDT 发送一个电信号至通道 B。 关于 EEC 怎样获得 TAT，PT 和 PO 数据更多的资料参见发动 机燃油和控制部分（飞机维修手册第 I 部分 73－21）
有效性 YE201
75—31—00
LVDT 接头
放泄口
筒侧
杆侧
向前
75—31—00—030 Rev 3 08/18/2000
线性可变差动变压器
放泄口
杆侧口
筒侧 — 作动筒
75—31—00
发动机空气 — VSV 系统 — 功能说明
概述 工作情况
EEC 使用这些数据安排可调静子叶片的位置：
为接近 VSV 系统的这些部件，打开风扇整流罩和反推装置。
75—31—00—020 Rev 2 12/05/1998
有效性 YE201
75—31—00
作动筒（4）
右 VSV 作动筒
向前 左 VSV 作动筒
75—31—00—020 Rev 2 12/05/1998
向前
右摇臂组件
左摇臂组件
发动机空气 — VSV 系统 — 部件位置
发动机空气 — 可调静子叶片（VSV）系统 — 一般说明
有效性 YE201
75—31—00
发动机空气 — VSV 系统 — 部件位置
部件位置 可调静子叶片（VSV）系统的这些部件是在发动机的右侧，在高 压压气机机匣 2：00 位置： － VSV 作动筒 － 摇臂组件 可调静子叶片（VSV）系统的这些部件是在发动机的左侧，在高 压压气机机匣 8：00 位置： － VSV 作动筒 － 摇臂组件 VSV 系统的这些组件是在内部围绕高压压气机机匣： － － － － － 作动筒（4） HPC 进气导向叶片（未示出） HPC 1 级静子叶片（未示出） HPC 2 级静子叶片（未示出） HPC 3 级静子叶片（未示出）
75—31—00—010 Rev 1 11/24/1998
有效性 YE201
75—31—00
摇臂组件
VSV 动作筒
摇臂组件 VSV 动作筒 向前 左 VSV 组件 HPC 静子叶片 1 级 HPC 静子叶片 2 级 HPC 静子叶片 3 级 右 VSV 组件
向前
75—31—00—010 Rev 1 11/24/1998
75—31—00—040 Rev 3 11/24/1998
的度数。
关于在 CDU 的发动机维修页更多的资料参见发动机指示部分。 （飞机维修手册第 I 部分 73－21）
有效性 YE201
75—31—00
VSV 位置
通道 B 通道 A 放泄口 左 VSV 作动筒
75—31—00—040 Rev 3 03/13/1999
有效性 YE201
75—31—00
发动机空气 — VSV 系统 — 作动筒
具体说明 VSV 作动筒移动 IDV 和 HPC 静子的前 3 级。 VSV 系统有一个活塞式作动筒。 HMU 输送伺服燃油压力至作动 筒内活塞的杆侧和筒侧。伺服燃油压力驱动活塞移动。活塞推动摇臂 转动。摇臂使作动筒转动，作动筒转动静子叶片。VSV 作动筒有一 个排放漏过杆密封的燃油的泄放口。