图60、CFM56 5C冷却管中冷却方向
4.4.3 长涵道混合流(LDMF)尾喷管
在高涵道比涡扇发动机中,外涵的冷空气流与内涵的热燃气流大多是平行的由各自的喷口单独喷出的,在 5C型中,却采用了外涵冷气流通过掺混器流入内涵,与热燃气掺混后由喷口喷出,为此,外涵道的外机匣比常规平行排气中的要长许多,一直延伸到喷口处,参见图61。
因此,这种喷管称为长涵道混合流(LongDuctMixerFlow,LDMF)喷管。在5C的 LDMF喷管中,采用了梅花瓣式的掺混器。
图61、采用LDMF的CFM56 5C2的推进系统
采用LDMF喷管后,发动机结构件加多,重量要加大,为了使重量增加不太多,在推进系统中广泛采用了碳素复合材料,例如:进气道(内、外筒壁)、风扇外罩、反推力装置、尾喷管等均采用碳素复合材料。
在推进系统中的菊花瓣掺和器与中心尾锥则是用IN625合金化学铣削制成的。采用LDMF喷管后,会使发动机获得一些好处,例如:
(1)风扇效率会提高。采用混合流喷管后,会使风扇效率在巡航、爬升时均大于平行流喷管。
(2)提高推进效率。采用这种LDMF设计,可使内外涵气流掺混率达80%,可大大降低排气温度,减小了内涵气流的热损失,提高发动机效率,另外,内涵的排气速度也由于外涵气流的掺入后而降低,因而使推进效率可提高。
(3)耗油率低。由于前两项效率的提高,可使爬升、巡航状态下的耗油率降低2%~3%。
图62示出在10888m高空、0.8Ma下巡航时,采用 LDMF喷管时的耗油率比常规的平行流喷管的低5%,也即CFM56 5C 1比CFM565A的耗油率低。
图62、混合流、平行流喷段对发动机耗油率(SFC)的影响
(4)降低噪声。由于采用LDMF喷管时,排气速度降低,因而可使排气的噪声降低较多。
(5)增加反推力。LDMF喷管的出口面积比平行流内涵喷口出口面积大,这是因为内、外涵气流均由此处流出发动机。当反推力装置工作时,外涵产生的反推力不变,而内涵气流由增大的尾喷口排出时,速度降低,因此正向推力减少,从而使整个动力装置产生的反推力大,一般可比平行流喷管大40%左右。
由于LDMF喷管重量较大,因此,它适用于远距飞机上,如用于短距飞机,耗油率方面所取得的优势抵不过重量的加多带来的缺点,因而是不合适的。
混合流喷管的设计首先用于 RB211 535E4上,用于 A340的 V2500上也采用这种设计。另外,用于波音747的 RB211524H也采用。
4.4.4 FADEC Ⅱ
CFM56 5C发动机的燃油控制器采用了FADECⅡ,它是在 5A上采用的FADECI基础上改进发展的,它不仅体积小(小25%)、重量轻(轻4.45kg),而且其处理能力也大大增加。
例如它采用了经过改进的32位存储单位的中央处理机(在 5A上是16位),20兆赫的时钟速度使发动机的控制更快(5A为8兆赫),存储容量比 5A的大一倍使发动机的控制模式更完善。
另外它还具有:改进的维护工作软件,这是在 5A的经验基础上发展的,使排故时间进一步减少;微调N1的能力,使推力与排气温度的裕度得到优化;
在飞机上可重新改编程序的能力,能使发动机控制装置软件快速升级,以便尽快将营运飞行中及发展试验的经验及时纳入到新编的程序中去,使发动机工作得更好。
在FADECⅡ上,它的输入/输出信号比FADECI上多30%左右,增加了与飞机的一体化能力,另一方面,它的连接接头却由原来的15个减少到11个,插件板由10个减少到4个,从外观上看显得更简单。
CFM56 5C的FADEC可与CF6 80E1通用。
4.4.5 CFM56 5C的噪声
CFM56 5C采用了许多降噪措施(见图63),特别是采用LDMF喷管,使它噪声水平降低较多。图64示出以CFM56系列发动机为动力的飞机的噪声与FAR36部第3阶段要求值间的差值,从图64中可见CFM565C的比要求值低23.3分贝,比 3型的低12.8分贝。
图63、CFM56 5C降低噪声的主要措施
图64、以CFM56系列发动机为动力的飞机噪声低于第3阶段要求的比较
4.4.6 发展试验
CFM56 5C的耐久性试验,在1993年2月投入使用时,已进行了4400h、4600循环,在投入使用后,仍然在进行累积的耐久性试验,相当普惠公司的 PACER(取证后加速耐久性循环试验),到1996年达到16000个循环。
CFM56 5C在波音707飞行试验台上分别于1990年3月与1991年3月进行过两阶段的400h的飞行试验。另外,装在6架A340飞机上共进行过11600h、990余次飞行试验。
试验结果表明CFM56 5C具有较好的性能保持能力与高的可靠性,在整个试飞过程中没有遇到什么大的问题,而且反映出FADECⅡ工作得特别好。
4.4.7 可靠性
CFM56 5C不仅是CFM56系列发动机中推力最大的发动机,而且从第一年使用情况看,也是可靠性最好的发动机。表10中列出了 CFM56系列中各型发动机在投入使用一年后的可靠性数据即可说明。
表10 CFM56系列发动机使用一年后的可靠性数据（头12个月数据）
来源：航空之家
