圖60、CFM56 5C冷卻管中冷卻方向
4.4.3 長涵道混合流(LDMF)尾噴管
在高涵道比渦扇發(fā)動機中,外涵的冷空氣流與內(nèi)涵的熱燃氣流大多是平行的由各自的噴口單獨噴出的,在 5C型中,卻采用了外涵冷氣流通過摻混器流入內(nèi)涵,與熱燃氣摻混后由噴口噴出,為此,外涵道的外機匣比常規(guī)平行排氣中的要長許多,一直延伸到噴口處,參見圖61。
因此,這種噴管稱為長涵道混合流(LongDuctMixerFlow,LDMF)噴管。在5C的 LDMF噴管中,采用了梅花瓣式的摻混器。
圖61、采用LDMF的CFM56 5C2的推進系統(tǒng)
采用LDMF噴管后,發(fā)動機結(jié)構(gòu)件加多,重量要加大,為了使重量增加不太多,在推進系統(tǒng)中廣泛采用了碳素復合材料,例如:進氣道(內(nèi)、外筒壁)、風扇外罩、反推力裝置、尾噴管等均采用碳素復合材料。
在推進系統(tǒng)中的菊花瓣摻和器與中心尾錐則是用IN625合金化學銑削制成的。采用LDMF噴管后,會使發(fā)動機獲得一些好處,例如:
(1)風扇效率會提高。采用混合流噴管后,會使風扇效率在巡航、爬升時均大于平行流噴管。
(2)提高推進效率。采用這種LDMF設(shè)計,可使內(nèi)外涵氣流摻混率達80%,可大大降低排氣溫度,減小了內(nèi)涵氣流的熱損失,提高發(fā)動機效率,另外,內(nèi)涵的排氣速度也由于外涵氣流的摻入后而降低,因而使推進效率可提高。
(3)耗油率低。由于前兩項效率的提高,可使爬升、巡航狀態(tài)下的耗油率降低2%~3%。
圖62示出在10888m高空、0.8Ma下巡航時,采用 LDMF噴管時的耗油率比常規(guī)的平行流噴管的低5%,也即CFM56 5C 1比CFM565A的耗油率低。
圖62、混合流、平行流噴段對發(fā)動機耗油率(SFC)的影響
(4)降低噪聲。由于采用LDMF噴管時,排氣速度降低,因而可使排氣的噪聲降低較多。
(5)增加反推力。LDMF噴管的出口面積比平行流內(nèi)涵噴口出口面積大,這是因為內(nèi)、外涵氣流均由此處流出發(fā)動機。當反推力裝置工作時,外涵產(chǎn)生的反推力不變,而內(nèi)涵氣流由增大的尾噴口排出時,速度降低,因此正向推力減少,從而使整個動力裝置產(chǎn)生的反推力大,一般可比平行流噴管大40%左右。
由于LDMF噴管重量較大,因此,它適用于遠距飛機上,如用于短距飛機,耗油率方面所取得的優(yōu)勢抵不過重量的加多帶來的缺點,因而是不合適的。
混合流噴管的設(shè)計首先用于 RB211 535E4上,用于 A340的 V2500上也采用這種設(shè)計。另外,用于波音747的 RB211524H也采用。
4.4.4 FADEC Ⅱ
CFM56 5C發(fā)動機的燃油控制器采用了FADECⅡ,它是在 5A上采用的FADECI基礎(chǔ)上改進發(fā)展的,它不僅體積小(小25%)、重量輕(輕4.45kg),而且其處理能力也大大增加。
例如它采用了經(jīng)過改進的32位存儲單位的中央處理機(在 5A上是16位),20兆赫的時鐘速度使發(fā)動機的控制更快(5A為8兆赫),存儲容量比 5A的大一倍使發(fā)動機的控制模式更完善。
另外它還具有:改進的維護工作軟件,這是在 5A的經(jīng)驗基礎(chǔ)上發(fā)展的,使排故時間進一步減少;微調(diào)N1的能力,使推力與排氣溫度的裕度得到優(yōu)化;
在飛機上可重新改編程序的能力,能使發(fā)動機控制裝置軟件快速升級,以便盡快將營運飛行中及發(fā)展試驗的經(jīng)驗及時納入到新編的程序中去,使發(fā)動機工作得更好。
在FADECⅡ上,它的輸入/輸出信號比FADECI上多30%左右,增加了與飛機的一體化能力,另一方面,它的連接接頭卻由原來的15個減少到11個,插件板由10個減少到4個,從外觀上看顯得更簡單。
CFM56 5C的FADEC可與CF6 80E1通用。
4.4.5 CFM56 5C的噪聲
CFM56 5C采用了許多降噪措施(見圖63),特別是采用LDMF噴管,使它噪聲水平降低較多。圖64示出以CFM56系列發(fā)動機為動力的飛機的噪聲與FAR36部第3階段要求值間的差值,從圖64中可見CFM565C的比要求值低23.3分貝,比 3型的低12.8分貝。
圖63、CFM56 5C降低噪聲的主要措施
圖64、以CFM56系列發(fā)動機為動力的飛機噪聲低于第3階段要求的比較
4.4.6 發(fā)展試驗
CFM56 5C的耐久性試驗,在1993年2月投入使用時,已進行了4400h、4600循環(huán),在投入使用后,仍然在進行累積的耐久性試驗,相當普惠公司的 PACER(取證后加速耐久性循環(huán)試驗),到1996年達到16000個循環(huán)。
CFM56 5C在波音707飛行試驗臺上分別于1990年3月與1991年3月進行過兩階段的400h的飛行試驗。另外,裝在6架A340飛機上共進行過11600h、990余次飛行試驗。
試驗結(jié)果表明CFM56 5C具有較好的性能保持能力與高的可靠性,在整個試飛過程中沒有遇到什么大的問題,而且反映出FADECⅡ工作得特別好。
4.4.7 可靠性
CFM56 5C不僅是CFM56系列發(fā)動機中推力最大的發(fā)動機,而且從第一年使用情況看,也是可靠性最好的發(fā)動機。表10中列出了 CFM56系列中各型發(fā)動機在投入使用一年后的可靠性數(shù)據(jù)即可說明。
表10 CFM56系列發(fā)動機使用一年后的可靠性數(shù)據(jù)（頭12個月數(shù)據(jù)）
來源：航空之家
