使用发动机防冰,推力限制为什么减小?
提问
为什么发动机防冰活门打开了,N1或EPR限制就自动减小了?
这个问题在FCOM上有依据。
01
什么是推力限制?
N1或EPR限制都是“推力限制”(Thrust limit)。在CFM56-5B等发动机上,用N1作为参数来表征推力;在V2500等发动机上,用EPR来表征推力。
发动机工作于自动推力时,计算机可以确保实际推力低于推力限制;当人工控制推力时,需要注意推力限制的数值。如果实际推力超过数值,那么发动机部件可能超转、超温。
02
推力限制和哪些因素有关?
推力限制的数值通常和飞行阶段有关,例如在下图中,爬升阶段最大允许推力为N1 87.2%。
A320的FADEC系统计算机(ECU或ECC)通过推力杆角度以及来自ADR的空气数据(主要是外界温度)来计算推力限制。
但推力限制也与发动机的“工况”有关。发动机防冰是从压气机侧面引出热空气提供到发动机唇口。在飞行过程中,如果使用发动机防冰,推力限制会下降。
03
如何理解推力限制和引气需求的关系
可以这样来理解:“推力限制”本质上是“功率限制”,计算机计算出用于保护发动机的功率上限值,但是显示给飞行员的只是其中的推力部分。
发动机从燃烧室输出的总能量,除了用于推进飞机,也有一部分通过引气而用于空调、热防冰等,在可用功率不变的情况下,当引气部分消耗的功率增加,则可用于推力的功率减少。
不严格地举例,如果某时刻允许发挥85%的功率,而正常情况下一直有5%用于引气用户系统(主要是空调系统),那么推力限制是80%,如果使用发动机防冰,计算机认为引气所消耗的功率增加到10%,那么推力限制将会调整为75%。
引气所消耗的功率,与推力所消耗的功率,是相对对立的。因此,如果能精确而及时地控制N1或EPR,则慢车推力的数值可以不改变,但是,手册却又说“如果需要,慢车推力自动增加以提供所需的压力”,这可能是为了确保安全裕度,毕竟发动机热防冰是一个比较大的引气用户(消耗较多的功率)。
以上说法是基于对发动机和引气系统的理解,没有手册上的直接依据(可能制造商未提供,也可能只是我个人没有找到),欢迎探讨。
04
B737NG的情况
不难想到,其他飞机也有推力限制,对于B737NG,在地面和空中都可以通过CDU里手动设置N1限制。
同样在上显示器上将限制值显示给飞行员,明显区分于实际推力。
我们来看看AMM手册怎么介绍。为了准确起见,也附上英文版的原文。
1、推力限制是用于限制自动油门的权限,防止发动机超转。
N1 thrust limits are used to limit A/T authority and prevent possible engine overboost.
2、来自电门和数值的输入给出了发动机引气数据,提供给FMCS。FMCS使用这些信号来计算发动机的N1限制。
Inputs from switches and valves give engine bleed air data to the FMCS. The FMCS uses these signals to calculate the N1 limits for the engines.
3、FMC中有被称为Model/Engine Data Base (MEDB)的数据库,其中包含了“燃油/N1推力模型”,用于计算机燃油流量和推力限制,从而保证空调的效果和机身防冰引气需求。
The fuel flow/N1 thrust model is used to calculate fuel flows and thrust limits corrected for the effects of air conditioning and airframe anti-ice bleed air demands.
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总结
1、计算机限制可用功率,从而保护发动机;
2、可用功率=推力限制+引气需求。