空客VSV故障信息分析

王颋

(濟(jì)南國際機(jī)場外場指揮保障中心，山東濟(jì)南250107)

新的或大修后的V2500－5A發(fā)動(dòng)機(jī)，在裝機(jī)的初始階段會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)“COMPRESSOR VANE”ECAM警告信息，并在MCDU上記錄“VSV ACT/HC/EEC”故障信息，故障代碼為SVATK。調(diào)查表明，這一問題的發(fā)生是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果，其中包括:VSV系統(tǒng)內(nèi)部摩擦、從高功率狀態(tài)收回油門、外界空氣溫度、燃油實(shí)際壓力以及FMU上的伺服活門動(dòng)作控制程序等。

1 VSV故障

VSV(Variable Stator Vane)可調(diào)靜子葉片，是現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用的高壓壓氣機(jī)防喘裝置之一，其原理是通過改變VSV的角度，從而改變基元級進(jìn)口速度三角形中的葉輪進(jìn)口處空氣絕對速度的軸向分量。保證發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的功率狀態(tài)下，壓氣機(jī)前級氣流以最佳的角度進(jìn)入后級，從而防止喘振，即氣流在葉背產(chǎn)生分離造成氣路堵塞、氣流不暢，表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)聲音沉悶、參數(shù)異常，嚴(yán)重時(shí)會(huì)激發(fā)葉片顫振而斷裂，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失速、超溫等嚴(yán)重后果。V2500－5A發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)包括IGV(Inlet Guide Vane)、V3、V4、V5共4級可調(diào)靜子葉片［1］。

飛機(jī)警告及故障信息出現(xiàn)，是在起飛后期當(dāng)機(jī)組將油門桿從“TO GA”向“CL”收回時(shí)、ECAM信息短時(shí)間內(nèi)消失、發(fā)動(dòng)機(jī)為新使用、ECAM信息在09段再次出現(xiàn)。由于此故障為1類故障，伴隨著ECAM警告的同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)提示機(jī)組關(guān)斷受影響發(fā)動(dòng)機(jī)主開關(guān)的操作提示，給飛行員的判斷和正常操作帶來干擾，特別是在飛機(jī)著陸后09段，ECAM信息再次出現(xiàn)，讓人誤以為此故障又一次被探測到。而在故障排除方面，若維護(hù)人員和機(jī)組之間的交流不清楚，按照排故手冊(TSM)［2］要求完成一系列的程序，如用TRIFLOW潤滑VSV機(jī)構(gòu)、檢測VSV機(jī)構(gòu)摩擦力、地面進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)高功率試車、甚至更換VSV動(dòng)作筒等。

2 問題分析

實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，維護(hù)人員雖然按程序完成了一系列的檢查排故工作，在沒有發(fā)現(xiàn)任何異常的情況下，飛機(jī)投入航班飛行后，該故障有可能再次出現(xiàn)。2007年9月7日中國南方航空公司曾發(fā)現(xiàn)過相應(yīng)的維護(hù)提示，根據(jù)IAE信息僅做潤滑和記錄工作［3］。

VSV葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，是由VSV動(dòng)作筒操縱一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，再由各級的連桿分別帶動(dòng)各級的同步環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。VSV動(dòng)作筒由EEC控制和監(jiān)控，使用從FMU流出帶有一定壓力的燃油作為工作介質(zhì)。EEC接收發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等信號(hào)，指令VSV動(dòng)作筒轉(zhuǎn)動(dòng)VSV葉片，同時(shí)通過動(dòng)作筒反饋信號(hào)監(jiān)控葉片位置，如EEC通道A或(和)B發(fā)現(xiàn)其位置與要求位置不符合，將觸發(fā)ECAM故障信息“CHA VSV/ACT/HC/EEC1/2”或(和)“CHBVSV/ACT/HC/EEC1/2”，若A和B通道都被觸發(fā)，則ECAM警告信息“ENG1/2 COMPRESSOR VANE”將出現(xiàn)。如果信息出現(xiàn)的時(shí)間較短，由于是1類故障，則在飛機(jī)著陸后09段，ECAM信息會(huì)再次出現(xiàn)，其作用是提醒維護(hù)人員注意。

3 問題解決

VSV動(dòng)作筒要轉(zhuǎn)動(dòng)VSV葉片，就必須克服來自葉片的阻力，包括曲柄連桿機(jī)構(gòu)的摩擦阻力、同步環(huán)及葉片轉(zhuǎn)軸摩擦阻力、VSV葉片上產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力。而動(dòng)作筒的力量，由FMU流出的燃油壓力決定，它會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而波動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)比較新，VSV系統(tǒng)及曲柄連桿機(jī)構(gòu)摩擦阻力相對較大。發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大時(shí)，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)從“TO GA”變化到“CL”時(shí)，VSV葉片本身所承受的氣動(dòng)力也很大，VSV動(dòng)作筒要克服這些阻力以及葉片所承受的氣動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，同步環(huán)就需要較大的作用力。而此時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)從“高輸出功率”向“低輸出功率”轉(zhuǎn)換，燃油壓力降，從FMU流出的油壓就會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)欠缺，導(dǎo)致動(dòng)作筒力量不足，VSV葉片轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)停滯，由于葉片角度與需要的角度存在差異，從而觸發(fā)ECAM警告和故障信息。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)穩(wěn)定后，燃油壓力回升、VSV葉片上承受的氣動(dòng)力下降，動(dòng)作筒轉(zhuǎn)動(dòng)VSV葉片到規(guī)定的位置，ECAM警告和故障信息隨之消失。

可見，由于使用＜1 500次循環(huán)的新發(fā)動(dòng)機(jī)，其VSV機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦阻力較大，VSV雙通道或單通道軌跡檢查故障的出現(xiàn)，極有可能發(fā)生在這些發(fā)動(dòng)機(jī)上。根據(jù)空客技術(shù)跟蹤(TFU)75.32.00.049及IAE最新描述，在滿足下列條件的情況下，不需要采取任何措施。

(1)使用＜1 500次循環(huán)的新發(fā)動(dòng)機(jī)。

(2)起飛機(jī)場溫度按海平面30℃，高度每增加1000 FT可遞減2℃。

(3)ECAM信息開始出現(xiàn)在06段，當(dāng)油門桿從“TO GA”拉回到“CL”位。

(4)ECAM信息出現(xiàn)不超過60 s。

(5)ECAM信息在09段再次出現(xiàn)。

(6)發(fā)動(dòng)機(jī)沒有喘振、超溫，各參數(shù)正常，且雙發(fā)比較沒有明顯差異［4］。

IAE公司目前已經(jīng)注意到了這一故障情況，由于此故障世界機(jī)隊(duì)也頻繁發(fā)生，IAE打算對VSV作動(dòng)器的回油路進(jìn)行改裝，將回油從FMU移至低壓燃油泵之前并在回油路上加裝一個(gè)PRV活門，提升VSV作動(dòng)器進(jìn)出口燃油壓差，以增加VSV系統(tǒng)MARGIN。該改裝目前正在進(jìn)行可行性調(diào)查，并計(jì)劃在下一版EEC軟件中修改VSV控制邏輯，改善控制回路力矩，從而消除這一故障發(fā)生的可能［5］。

4 結(jié)束語

對于機(jī)務(wù)維護(hù)人員而言，當(dāng)機(jī)組報(bào)告上述故障時(shí)，為避免不必要的飛行中斷和維修負(fù)擔(dān)，首先應(yīng)看是否滿足以上條件，參考外界空氣溫度、燃油實(shí)際壓力、FMU上伺服活門作動(dòng)程序等。有些條件可從航后報(bào)告(PFR)上得出;有些條件需仔細(xì)詢問機(jī)組。根據(jù)現(xiàn)有的資料及空客和IAE的解釋，以上條件任何一條不滿足，都應(yīng)嚴(yán)格按排故手冊(TSM)進(jìn)行排故，所以必須加以區(qū)分。通常情況下要求地面試大車以驗(yàn)證故障是否仍然存在，建議試車前先進(jìn)行VSV系統(tǒng)TRI－FLOW潤滑。

機(jī)組方面需要注意的是向機(jī)務(wù)人員準(zhǔn)確描述故障發(fā)生時(shí)的飛行狀態(tài)，即故障是否出現(xiàn)在起飛后當(dāng)將油門桿從起飛拉回到爬升時(shí)，ECAM信息持續(xù)時(shí)間是否少于60 s。由于這是發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿變換過程中出現(xiàn)的調(diào)節(jié)問題，建議機(jī)組在收油門桿從起飛拉回到爬升時(shí)，盡量緩慢平穩(wěn)［6］。當(dāng)ECAM信息一旦出現(xiàn)，這時(shí)候應(yīng)避免再移動(dòng)油門桿，防止VSV葉片命令值和實(shí)際值不一致的狀況加巨，若在自動(dòng)油門狀態(tài)出現(xiàn)這一故障，應(yīng)將油門桿移動(dòng)到指令位置，使VSV葉片命令值和實(shí)際值盡快匹配。此時(shí)，機(jī)組須注意ECAM上是否出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)失速STALL警告、觀察參數(shù)是否正常、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音有無異常，如果ECAM出現(xiàn)失速STALL警告，應(yīng)考慮關(guān)車的可能性［7］。

［1］ Airbus Conpration．Aircraft maintenance manual airbus［M］．England:Airbus Conpration，2005．

［2］ Airbus Conpration．Arouble shooting manual airbus［M］．England:Airbus Conpration，2007．

［3］ Airbus Conpration．Authorisation document(NO:07VR851)［M］．England:Airbus Conpration，2008．

［4］ Airbus Conpration．Technical follow－up AIRBUS［M］．England:Airbus Conpration，2009．

［5］ 中國南方航空股份有限公司．中國南方航空股份有限公司維護(hù)提示(編號(hào):T32075001SY)［M］．廣州:中國南方航空股份有限公司，2005．

［6］ Airbus Conpration．Fight crew operating manual airbus［M］．England:Airbus Conpration，2007．

［7］ 劉濤．V2500－5A發(fā)動(dòng)機(jī)“VSV DUAL TRACK CHECK FAULT”故障分析［EB/OL］．(1995－12－21)［2011－01－30］http://www．china－cam．cn/Files/file/chuanhangzazhi/004/040401．pdf．