Wie verhindert der FADEC das Abwürgen des Kompressors bei schnell steigendem Schubbedarf?

Mein Verständnis ist, dass, wenn der angeforderte Schub bei einem Strahltriebwerk schnell erhöht wird (z. B. während eines Durchstartens von fast im Leerlauf auf TOGA), das Triebwerk wahrscheinlich einen Kompressorstillstand erfährt: Die Brennkammer fordert eine hohe Luftmenge an , aber die Front des Motors ist nicht in der Lage, in so kurzer Zeit hochzudrehen und den Anforderungen gerecht zu werden.

Das ist der Grund, warum Triebwerke langsam hochfahren: Die FADEC steuert sorgfältig die Kraftstoffzunahme, um einen Flammenabriss zu verhindern; Piloten sollten mit dieser verzögerten Reaktion im Vergleich zu einem Kolbenmotor rechnen.

Meine Frage ist, wie genau macht die FADEC das? Welche Parameter (Lufttemperatur / -druck) werden überwacht und welche Anzeichen kann der FADEC erkennen, sodass er weiß, dass er die Grenze des Kraftstoffanstiegs erreicht hat?

Ist es zum Beispiel so etwas wie den Luftdruck bei X zu überwachen, während das Gas erhöht wird, wenn X einen bestimmten Wert überschreitet, das Erhöhen des Gases einzustellen, bis X abfällt?

Zu Ihrer Information, Sie können auch ein ähnliches Problem mit der Betriebsfähigkeit des Kompressors haben, wenn Sie den Schubbedarf schnell verringern. dh wenn Sie bei TO sind und plötzlich Gas auf Leerlauf geben, verringert der FADEC den Kraftstofffluss nicht sofort, sondern zieht ihn über einige Sekunden heraus, damit der Kern allmählich langsamer wird. Wenn es einen abgelehnten Start erkennt (dh noch am Boden), zieht es etwas schneller Kraftstoff ab.

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Natürlich hängt es von der Engine ab, und das genaue Wie sind proprietäre Informationen. Heutzutage sind Strahltriebwerke jedoch so konstruiert, dass sie eine schnellere Beschleunigung als früher ermöglichen. Es ist also nicht nur die Kraftstoffrate, die FADEC steuert.

KOMPRESSOR-LUFTSTROMSTEUERUNG

Um das Pumpen des Kompressors zu begrenzen und eine gute Beschleunigung zu gewährleisten, ist der Motor mit einem variablen Entlüftungsventil (VBV)-System und einem variablen Leitschaufelsystem (VSV) ausgestattet . Beide Systeme werden von der HydroMechanical Unit (HMU) mit Kraftstoff betrieben und von der Electronic Control Unit (ECU) gesteuert.

— CFM56-5B Schulungshandbuch

Was die überwachten Parameter betrifft, schauen wir uns zunächst die üblichen Stationen an:

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( Quelle )

Mit den nun bekannten Basisstationsnummern schauen wir uns an, was die ECU (Teil des FADEC) überwacht und steuert:

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Während des Tests werden Daten für die optimalen Beschleunigungen für alle Bedingungen (Vorwärtsgeschwindigkeit, Luftdichte, Motoranstellwinkel usw.) gesammelt. Von dort aus ist der FADEC so programmiert, dass er innerhalb dieser Grenzen bleibt.

Wenn ein Pilot an einem heißen Tag aus dem Leerlauf am Boden vollen Schub verlangt, hat der FADEC eine Vorstellung vom anfänglichen Kraftstofffluss und der zu liefernden Rate und davon, wie die variablen Statoren und die Entlüftung gesteuert werden. Von dort aus werden die vielen Parameter überwacht und entsprechend angepasst.

Dasselbe lässt sich bei älteren Motoren mit rein hydromechanischen Systemen erreichen, aber natürlich nicht so effizient. Es gibt natürlich verschiedene Möglichkeiten , den FADEC außer Kraft zu setzen und mehr Leistung zu verlangen, als der FADEC zulässt.

Für das obige CFM hängen die Kraftstoffflussbefehle ab von:

  • Motoröltemperatur,
  • Abschaltsignal der Fuel Level Sensing Control Units (FLSCUs),
  • Klimaanlage am Boden und niedriger Kraftstoffrücklauf,
  • Klimaanlage im Flug und niedriger oder hoher Kraftstoffrückfluss,
  • N2-Geschwindigkeit,
  • Bedarf an Kraftstoffdurchfluss des Motors.

Dieser Artikel auf flightglobal.com über das fliegende Testbed von GE erörtert die Vorteile der Feinabstimmung des FADEC anhand realer Daten, einschließlich extremer Anstellwinkel.

Wir betrachten das FADEC-Überwachungssystem als einen Schraubenzieher. Wir verwenden es, um die Turbinenabstände in Echtzeit anzupassen und zu optimieren, indem wir die Daten verwenden, um die Steuerungssoftware zu modifizieren und effizienter zu machen.

(...)

[Prüfung bei] Anstellwinkeln zwischen 30° und 32°. Der Test mit hohem Einlasswinkel ist für die Bewertung der Lüfterbelastung und der Einlassstabilität erforderlich.

Wissenswertes: Bei der Herstellung der 777 wollte das Management die Flugtests des P&W-Triebwerks (des ersten 777-Triebwerks) überspringen. Da diese Tests Millionen kosten. Sie gingen schließlich auf Nummer sicher und testeten es auf einem 747-Testbed. Ratet mal, was passiert ist :

Trotz der zahlreichen statischen Tests, die sie durchführten, stieg das Triebwerk bei seinem dritten Start an.

Killerantwort! Gut gemacht.
Wie verhindert der FADEC das Abwürgen des Kompressors bei schnell steigendem Schubbedarf?
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