关于CFM56-5B型飞机发动机分解过程分析与改良设计

关于CFM56-5B型飞机发动机分解过程分析与改良设计

摘要

近几十年来,随着航空事业的发展,飞行器的安全性和可靠性越来越引起人们的重视,特别是民用客机,一旦发生故障,轻则影响飞机的性能,重则机毁人亡,后果不堪设想。发动机是飞机的心脏，发动机的正常运转保证了飞机的安全。

CFM56系列发动机的成熟运行给民用航空发动机维修事业带来了前所未有的繁荣。在国内民用航空发动机大修的市场份额中也以CFM56系列发动机维修为主。其中发动机时寿件的使用控制是贯穿发动机运行始末的一项主要任务。

CFM56发动机的时寿件几乎都是转子部件和部分低压单元体框架结构件，是保证发动机安全、可靠运行的关键部件。这些件的工作环境恶劣、工作负荷较大。核心部分持续高温，转子部件的转速可高达15000转/分钟，一旦失效，造成的危害是惨重的。因此，例行的进厂维修，更换即将到期的时寿件是一项强制执行的工作，在发动机的维修手册中有着明确的规定及要求。

本文主要介绍了CFM56-5B型飞机发动机的结构、主单元体分解程序以及核心机主单元体分解常见故障和分析。在简要叙述了发动机的历史后，介绍了发动机的单元体结构以及单元体的特性。然后对发动机主单元体分解程序进行了深入介绍，最后对核心机主单元体分解常见故障进行了简要的分析。航空发动机是现代航空器的重要动力装置，它提供飞机飞行所需推力，提供使飞机减速停止的动力（发动机反推装置），向机上空调、增压系统和防冰系统提供引气，向电源和液压系统提供齿轮驱动。

关键词：CFM56-5B型发动机、单元体、核心机、故障、分析

ABSTRACT

In recent decades, with the development of the aviation industry, the safety and reliability of the aircraft is more and more cause the attention of people, especially the civil aircraft, in case of failure, while the impact on the performance of the aircraft, heavy machine crash, consequence is unimaginable. Engine is the heart of the aircraft, the normal operation of the engine to ensure the safety of the plane.

CFM56 series engine mature operation for civil aircraft engine maintenance has brought unprecedented prosperity. In the market share of domestic civil aviation engine overhaul also is given priority to with CFM56 series engine maintenance. The usage control of engine parts’ life limits is a major project through the engine beginning and ending.

CFM56 engine parts’ life limit nearly all the rotor parts and low pressure module frame structure, they keep the engine safety and reliable operation. These parts work in severe conditions and load greatly. Core engine keep the high temperature, rotor speed can be as high as 15000 r/min, once the failure, the damage is severe. Therefore, send the engine to factory maintenance, replacing life limit part is a compulsory execution work. In engine maintenance manuals, give us clear rules and requirements.

This paper mainly illustrates the aircraft engine structure、major module remove process and the common faults and brief analysis of CORE major module removal. After making a brief description of the history, it introduces the air structure and lubrication system、module structure and the features of modules. And then detailed introduction of major module removal process, finally analysed the common faults of CORE major module removal. Aircraft engine is the most important power plant of airplane, it provide the thrust of flight、the power of airplane speed reduction and braking (engine thrust reverser), to air conditioning、 engine Pressurized system and anti-icing system provides air, provide gear drive to electric power and hydraulic system.

Keywords：CFM56-5B Engine、Fan、Booster、CORE、LPT、Fault、Analysis

1 前言 01

1.1 航空发动机分解技术的定义和特点 01

1.1.1 定义 01

1.1.2 特点 02

1.2 航空发动机分解技术的标准和要求 02

1.3 改良发动机分解技术工艺的意义 02

1.4 航空发动机分解技术发展趋势 02

2 设计任务 04

2.1 关于CFM56-5B型飞机发动机分解过程分析与改良的课题来源 04

2.2 课题的目的和意义 04

2.3 设计主要内容及要求 04

2.3.1 论文主要内容 04

2.3.2 论文最终要求 05

3 CFM56型发动机的介绍 06

3.1 CFM56型发动机的简介 06

3.1.1 风扇和低压压气机 07

3.1.2 高压压气机 07

3.1.3 燃烧室 08

3.1.4 涡轮 09

3.1.5 尾喷管 09

3.1.6 反推装置 09

3.1.7 滑油系统 09

3.2 单元体结构 10

3.3 单元体特性 11

3.3.1 风扇单元体 11

3.3.2 核心机单元体 12

3.3.3 低压涡轮单元体 14

4 CFM56-5B型发动机主单元体分解程序 16

4.1 低压涡轮主单元体分解程序 16

4.1.1 低压涡轮主单元体分解程序要点 18

4.2 核心机主单元体分解程序 18

4.2.1 核心机主单元体分解程序要点 20

4.3 风扇主单元体分解程序 20

4.3.1 风扇主单元体分解程序要点 22

5 CFM56-5B型发动机核心机主单元体分解常见故障和分析 22

5.1 故障描述 22

5.2 原因分析 22

5.3 流程设计与更改 24

结论 29

参考文献 30

致谢 31

2 设计任务

2.1关于CFM56-5B型飞机发动机分解过程分析与改良的课题来源

此次课题的来源是根据生产实践的需要而成立的课题, 实践是通向知识的大门。现如今世界领域，航空业维修已经占据了绝大多数国家，在国内，发动机维修公司也屈指可数，当然对发动机分解技术进行改良也会提高生产的效率和节约能源，对于发动机的准时交付，保证航班正常起飞，和客户的满意度，具有十分重要的意义。所以成立此课题，主要来研究一下CFM56-5B型飞机发动机分解过程的分析和改良，以便于提高工作效率，保证产能的同时，也让客户和员工得到更大的利益化。

2.2 课题的目的和意义

在航空业，飞机发动机大修是航空业中极为重要的一个环节，飞机发动机大修的质量好坏直接决定了飞机的安全性。发动机分解过程改良会大大提高生产效率，使分解程序化繁为简，直接在大修的经费上为客户节约成本，同时也让工作人员从中得益。

通过本次毕业设计，我将充分利用所学的专业知识，理论联系实际，独立分析、解决飞机发动机分解过程的工艺问题的能力，以达到巩固所学知识、增强实际工作能力的目的，为今后从事相应的技术专业工作打下良好的基础，以便提高自学能力和实际应用能力；提高对工艺设计、报告等编写能力；培养当代大学生的创新意识、求实的科学作风以及刻苦钻研的精神。

2.3 设计主要内容及要求

2.3.1 论文主要内容

①.查找国内外飞机发动机分解技术改良的相关文章，对有用的资料进行整理。

②.了解飞机发动机分解的相关的知识，了解飞机发动机分解工艺的标准和要求，思考他的突破改良之处。

③.对飞机发动机分解整体过程的把控分析，从难点下手，从多种难点中寻找出最关键的难点逐一分析突破解决。

④.以核心机分解过程进行重点分析找到其缺陷和改良的地方。

2.3.2 论文最终要求

能够进一步掌握发动机分解技术的工艺流程，注意事项以及分解过程的操作规范，安全注意事项。

掌握发动机分解所涉及的设计内容及其过程，从过程中找到难点，并从难点中入手，并且能够对于难点顺利解决，给后期的发动机分解带来便利。

结论

作为本文，分别通过1）发动机结构；2）发动机分解程序；3）核心机主单元体分解常见故障三个方面介绍了CFM56-5B型飞机发动机。航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，是为航空器提供飞行所需动力的发动机。它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性。航空发动机进厂维修、更换寿命件是一项必不可少的日常工作。针对核心机主单元体分解过程中经常出现咬死的现象，我们做了大量的实验，收集了庞大的数据，最终总结出了一套改善方案：利用热胀冷缩的原理，以及不同材料在热胀冷缩过程中膨胀量、收缩速度不同的特性，自行设计了加热器，计算出了加热45分钟，再立即冷却3分钟这个最合理的方案。在此之后，我们又定制了气动马达，减少了人力的付出，使整个分解过程变得更为轻松。因此，我们更改了原先的操作流程，经过一段时间的使用，减少了该故障出现的频率，降低了客户的维修成本，得到了公司领导及客户的一致好评。

作为民用航空器最重要的动力装置，的确有许多地方值得去细细体会并且好好研究。在文章中，提到的事例也是作为机务工作者的我们会亲身遇到的，如何妥善地去解决问题，可以从原因分析，工程分析等等得到一个满意的结果。的确，本文难度并不高，但我希望读者在读完此文后可以有所启发，了解部分这款发动机各方面的情况，为以后的工作有一个提高作用。

通过这次论文实践，让我得到了理论联系实际的切实体会，同时我所学的课程知识得到了综合性的运用。在学校里通过老师孜孜不倦的教导，学习到了许多关于零件结构，材料特性的基础知识。使我在寻找排故方案的时候有了一些基础，在此我非常感谢老师的指导。学校的学习又通过几年在上海普惠发动机维修有限公司的工作，使我对CFM56发动机有了更深入的了解。这次通过实习经验加上参考文献完成我的毕业论文。加强和巩固了我的理论知识和实际操作。

参考文献

[1] 《CFM56 Full Work scope》 Pratt & Whitney Customer Training 2009.1

[2] 《CFM56 Family》 Pratt & Whitney Customer Training 2009.1

[3] 《Engine Shop Manual》 CFMI Task72-00-03-020-001 LPT Removal

Task72-00-02-020-001 CORE Removal

Task72-00-63-020-001 AGB removal

Task72-00-01-030-001 Fan MM Disassembly

[4] 《CFM56-5B航空发动机》百度百科

[5] 《浅析CFM56系列发动机使用中的经济性》百度文库

[6] 《中国航空维修业市场前瞻与投资战略规划分析报告》赵廷渝中国民航飞行学院 1998.12

[7] 《浅谈CFM56发动机大修中的时寿件控制》中国民用航空维修协会

[8] 《航空发动机构造》刘长福国防工业出版社 1980年