好奇心杀死猫(上)

云淡风轻

啧啧，摔灰机的神牛又出现鸟！
这回还连带害过路妖精的！

橘子和枪

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根据xlan1976的科普加上神牛的描述，猜测一下可能的原因。
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那个N1转速传感器的跳开关可能是在地面进行发动机控制器测试用的：在地面试验时发动机不转，没有N1反馈，无法测试发动机控制器的功能，于是设计这个断路器，断开实际的N1反馈，然后由一个信号发生器产生一个信号模拟N1反馈，从而能够进行发动机控制器的测试。
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在天上飞的时候，按照神牛的描述，那个二货机长和机械师在设定了转速模式等到转速稳定后，才断开断路器。
( z% u; U' [. z+ U+ }) J9 M0 oN1反馈回路中可能有个积分器，当断路器断开后，N1反馈值会一直保持在最后的输出值，即晨大所说的fail last，从而使断开后发动机的工作基本不变，然后这两个好奇心过剩的猫又改变了转速的设定值，但是由于N1反馈值没有变化，从而导致反馈与转速给定值有一个恒定的偏差，发动机控制器的输出一直积分，根据描述应该是在减少燃油流量，使发动机转速降低。

' t# `0 |. ^! z当断路器合上以后，发动机的N1转速反馈突然有一个阶跃降低，使得转速给定值和反馈有一个巨大的偏差，转速控制器输出突然增加，燃油流量也突然增加，从而导致发动机超速叶片断裂，打穿了机舱壁爆炸性减压。
这个可能也是后来要求的发动机具有包容性设计原因吧。

xlan1976

喜欢 发表于 2013-12-24 15:05
9 ^. l8 S9 h  S3 [- C9 p; i请注意，请参与讨论的各位注意，文中说的是，breaker拔出来了，没事。等他们把那几个breaker＂照原样＂安 ...

. b! O4 J1 m$ D0 _' E/ m嘿嘿，凡是mm说的都是有道理滴
不过话说回来，俺仔细想了想，mm说的确实是有一定道理的。。

xlan1976

橘子和枪 发表于 2013-12-25 00:01
/ a, [" N* d! R! C根据xlan1976的科普加上神牛的描述，猜测一下可能的原因。

那个N1转速传感器的跳开关可能是在地面进行发动 ...

" H8 ^! d/ R0 E- q+ I( @总体来说，老兄所说的是有一定合理性的。
不过发动机控制也是在不断发展的，这是70年代发生的事，那个年代数字电路控制应用的还比较少，我不太清楚DC10的情况，不过那个年代的发动机肯定都还是液压机械式的控制，对发动机包容性的适航要求是什么样也不太清楚。。
3 ^7 P  ?* f' D  Z$ h* y以我个人的经验，通常测试发动机燃油控制还是会运转发动机的，在FADEC技术应用之后，有些测试可以不需要启动发动机到慢车功率以上，之前还是要的。采取外部提供一个模拟信号的方式是有的，但没有用到N1上，这个跟N1传感器产生信号的方式有关。

xlan1976

, X8 V0 M. B& C0 Y: |. U7 `' f3 A3 n& B
( S1 Z# |/ b4 T: ?找了找737Classic的N1指示的资料，737CL使用的CFM56-3发动机还是液压机械式的控制，显示也是LED灯加模拟显示的形式，应该与DC10类似。
先说一下N1 转速传感器的工作原理，N1 转速传感器得外形类似于一个长长的探针，在N1轴上与探针相对应的位置是一圈磁环，磁环上是一圈键齿。在传感器内部则有几组感应线圈。这样当N1轴转动时，在探测器内部的感应线圈上就会产生感应电动势。在磁环上某个键齿处的键齿比其它的要短一些或者没有，这样当该键齿转到传感器位置时感应电动势就会发生变化，记录下感应电动势的变化频率就可以得到N1的转速。
8 T' ~, \! D0 z7 y  k* W( Y: L由此可见，N1转速传感器本身是不需要外部电源的，因此应该也不需要跳开关，但是对于以前的模拟显示的飞机来说，N1转速表为了给LED和模拟仪表盘供电时需要外部电源的，一般使用28V直流电，因此转速表是有跳开关的。所以神牛所说的转速表跳开关是没错的，是我自己想当然了。。
对于现在的飞机来说，N1转速指示整合到数字显示的EICAS或ECAM里，就没有单独的跳开关了。
9 w9 a& _8 J5 R  ]( V0 z而在737CL的N1信号传递给转速表和传到自动油门和发动机控制的是两条单独的回路。也就是说，对于737CL而言，拔出转速表跳开关只会关闭驾驶舱的N1 指示，对于发动机控制和自动油门控制是没有影响的，在使用数字显示形式的737NG上也是类似的设计。不知道是不是因为DC10这次事件而作的改变。

nxp

不明觉厉

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xlan1976 发表于 2013-12-26 00:53
' }* _3 K! u# T% c找了找737Classic的N1指示的资料，737CL使用的CFM56-3发动机还是液压机械式的控制，显示也是LED灯加模拟显 ...

" o$ S$ Q( x# h# Y6 @: n看了橘子和枪的发言，以及让俺不明觉厉的你的发言，俺还是，那啥，当金子比较好～:p
# o' g+ J  e0 n/ V
$ j9 p- r) g3 p' J' s等看神牛的后续～

橘子和枪

xlan1976 发表于 2013-12-26 13:53
* D1 c& Y- J) U* _4 T找了找737Classic的N1指示的资料，737CL使用的CFM56-3发动机还是液压机械式的控制，显示也是LED灯加模拟显 ...

根据xlan1976的描述的工作原理，N1传感器应该是涡流探头，不知道CF6的涡流探头具体原理，但是我们用的涡流探头都
是需要外接电源的，因为一般感应产生的电动势是很小的，需要进行放大和整形才能计数，否则噪声太多，影响准确性。

5 v- z' ^/ d" d; C5 ^回头又仔细想了想，当时是在巡航状态，转速不太高，即使燃油流量迅速增加似乎也不太可能引起超速，因此又研究了一下烧烤松鼠给的那个调查报告，报告中提到故障过程中应该发生了旋转失速或者喘振，因此实际情况可能有点不同。
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当断路器断开后，N1反馈值一直保持在最后的输出值，但是当转速的设定值降低后，发动机控制器则降低燃油流量，以降
. @; {; C5 D0 o0 a低发动机的转速，但是由于N1反馈值不变，所以虽然发动机的转速已经降低了，但是发动机控制器并不知道，还在继续降
- @) U3 W& U: n8 p. \! {低燃油流量，以至于实际转速远远低于给定值。

当那两个二货闭合断路器后，N1反馈立刻等于转速的实际值，由于实际转速远低于给定（前面长时间积分的结果），于是
转速给定和反馈产生一个巨大的偏差，则转速控制器立即增加燃油流量。

2 v, |+ R. D$ q$ C; k: p: L8 d0 j当燃油流量增加时，由于转子的惯性远远大于燃烧和容积环节的惯性（发动机的转子时间常数一般为6-8s，而发动机的容积时间常数大约为0.2-0.3s，燃调系统的执行机构（作动器）的时间常数也差不多在这个数量级，而燃烧环节的更短），因此在这个过程中可以近似认为转子的转速不变，参照下面的示意图，当燃油流量增加，则发动机的工作点沿着等转速线（图中的红线，由于没找到发动机的特性曲线，只好用压气机的代替了）向左上移动，从而进入了喘振区。喘振是所有叶轮机械的噩梦，当发动机喘振后，发动机会剧烈振动，于是杯具就发生了。

8 T% D, a7 x; D: i. [( i实际情况就等神牛或者烧烤松鼠公布了。

xlan1976

橘子和枪 发表于 2013-12-27 23:04
9 d3 w9 F3 X4 x8 w- O$ K; n根据xlan1976的描述的工作原理，N1传感器应该是涡流探头，不知道CF6的涡流探头具体原理，但是我们用的涡 ...

老兄还真是下了不少功夫啊
CF6发动机不熟悉，不过从我知道的CFM56、PW4000的情况下，N1转速传感器都没有外接电源。一方面可能是它们从转速表或是CDS/DEU处获取电源（从手册描述和电路图上看不一定是这样，但或许有这种可能）；另一方面N1传感器的基本原理就是感受感应电磁场的参数变化频率来计算转速，但具体感应那个参数，好像不同的发动机不太一样。俺没有研究过这一类传感器，不敢妄下结论。
您对过程的分析我觉得还是挺有道理的。不过喘振虽然危害巨大，但大部分情况下在初始发生时没有可以导致发动机叶片断裂脱出这样的威力。我们在地面试车时也遇到过喘振，另外我也遇到过飞机在进近和在地面滑行时出现喘振的问题。喘振出现时，现象首先应该是听到类似咚、咚的声音并伴随有发动机参数的异常变化，有时机组可以感受到振动。大部分情况下，只要将油门杆离开喘振发生的转速区域，就可以使发动机恢复正常。另外，发动机的参数都是相关联的，机组虽然拔出了转速表跳开关，但其他参数包括N2、EGT、FF都是正常显示的，我相信作为经验丰富的机组在拔出了转速表跳开关的情况下会密切注意其他参数的变化，因此我觉得应该还有其他因素导致发动机在如此短的时间内迅速失效。而且机组拔出了所有三个发动机的转速表跳开关，调节自动油门设定值也是对三台发动机同时有效的操作。但为何其它两台发动机没事？这也是需要解释的问题。
最近被787折腾的实在没有时间去看松鼠发的那个报告。。也许我的疑问在里面都已经解释清楚了。