757飛機發動機一例航線喘振故障淺析

摘 要:針對757飛機發動機出現喘振故障，在檢查中分析喘振原理，并根據故障實際情況，排除非根本性原因，找出核心原由是由伺服控制氣路泄漏導致活，最終排除故障。

關鍵詞:發動機喘振757航班 故障

中圖分類號:V32文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0107-01

2010年12月的一天，我在執行航班放行工作時，登機檢查發現EICAS有“RENG SURGE BITE”維護信息，機組反映飛機降落時靠近右側機翼旅客聽到較大放炮聲，結合地面檢查中風扇進口葉片發黑，末級渦輪葉片高溫燒蝕現象，初步判斷右發發生喘振。本次航班是該公司的757-200型飛機28XX執行任務，大家都知道目前我國國內運營的757飛機中除了安裝PW2037以外，大部分在翼型號都是RB211中的535E4發動機。

我們一邊把故障信息第一時間報告給MCC，一邊根據故障隔離程序做故障測試。打開右發包皮，分別在BVCU(位于右側2點鐘)及TPU(位于左側10點鐘)上進行測試，得到測試結果BVCU:CC AA F0 04 ED;TPU:CC AA F0 40 ED。由于代碼顯示的故障有可能為組件本身，有可能為鳥擊及外來物導致的損傷引起，而且不能確定發動機有無損傷。在我們將情況及機組描述反饋回公司基地后，公司決定派工程部專人帶件排故。

發動機壓氣機喘振是氣流沿壓氣機軸線方向發生的低頻率、高振幅的振蕩現象。喘振時出現的現象一般是以下幾種:發動機的聲音由尖哨轉變為低沉;發動機的振動加大;壓氣機出口總壓和流量波動幅度大;轉速不穩定，推力突然下降并伴有大幅度的波動;發動機的排氣溫度升高，出現超溫現象;嚴重時會出現放炮，氣流中斷而發生熄火停車。而反推力裝置若使用不當， 也會造成超溫;當飛機以低速滑跑時，反推力裝置仍在工作，容易造成排出的燃氣又重新被吸入發動機，從而造成喘振。喘振只是一種表象，它的成因主要是氣流分離，或者更確切的說是附面層分離(boundary layer separation )。

喘振的根本原因是由于氣流攻角過大，導致氣流在大多數葉片的葉背處發生分離。其物理過程是:空氣流量下降，氣流攻角增加，當流量減少到一定程度時，流入動葉的氣流攻角會大于設計值，于是在動葉葉背出現氣流分離，流量下降越多，分離區擴展越大，當分離區擴展到整個壓氣機葉柵通道時，壓氣機葉柵會完全失去擴壓能力。這時，動葉失去將氣流壓向后方的能力，無法克服后方較強的反壓，于是，流量急劇下降。而且，當動葉葉柵失去擴壓能力，后面的高壓氣體也許會通過分離的葉柵通道倒流至壓氣機的前方，或者因葉柵通道堵塞，氣流瞬時中斷。倒流產生的后果是壓氣機后面的反壓降得很低，整個壓氣機流路在這一瞬間就變得“暢通無阻”， 而且由于壓氣機仍保持著原來的轉速，于是，瞬時大量氣流被重新吸入壓氣機，壓氣機恢復“正?！绷鲃?，繼續進行工作，而流入動葉的氣流由負攻角很快增加到設計值，壓氣機后面也筑起了高壓氣流，這是喘振過程中氣流的重新吸入狀態。然而，由于發生喘振的流路條件未變，因此，隨著壓氣機后面反壓的不斷升高，壓氣機流量又開始減小，直到分離區擴展至整個葉柵通道，葉柵再次失去擴壓能力，壓氣機后面的高壓氣體再次向前倒流或瞬時中斷。整個過程又開始回返往復進行。

基于喘振對發動機的工作所造成的危害，燃氣渦輪壓氣機在設計時通過改變設計點的氣動參數來防喘，其方法有三種:壓氣機中間級放氣;可調導向葉片和整流葉片;雙轉子或三轉子。

RB211-535E4 發動機采取的防喘措施是:三轉子和壓氣機中間級放氣。它的壓氣機放氣控制系統有6個放氣活門:高壓2級1個、高壓3級2個、中壓6級3個。放氣活門控制組件(BVCU)接收N2、T2、PLA和高度電門的信號控制放氣活門的開關。BVCU中的減速探測裝置(DDU)監控N2，當N2迅速下降，DDU打開兩個HP3放氣活門提供輔助的喘振保護。當瞬時壓力組件(TPU)探測到喘振時，發送控制信號改變BVCU程序，提供高能點火，控制瞬時燃油組件減少供油，幫助發動機恢復到正常狀態。

經過排故組連夜奮戰，又是孔探，又是換件，排除了BVCU及TPU本身故障，線路也沒有問題，最后試車時聽到有漏氣聲，檢查發現中壓級放氣活門左側電磁閥上的壓氣機引氣控制空氣管接頭松動，重新對管路緊固后試車正常。

RB211-535E4發動機中壓壓氣機放氣活門系統包括三個放氣活門和兩個電磁閥。放氣活門安裝在中壓壓氣機上:兩個在右側，一個在左側。電磁閥安裝在分離整流罩兩側，右側的電磁閥控制右側的兩個放氣活門，左側的電磁閥控制左側的一個放氣活門。中壓放氣活門是電控氣動式的，它包括一個彈簧加載的筒型活門和活塞組件，活門上腔通過活塞上的孔與IP6空氣相通。下腔通過對應的中壓電磁閥與高壓伺服空氣相通?；铋T的位置由對應的中壓電磁閥來控制。中壓電磁閥包括兩個線圈和一個彈簧加載的活門組件，其中包括兩個管接頭和一個通氣口。一個管接頭連接到HP3空氣總管，另一個管接頭連接到放氣活門的下腔。當發動機工作時，如果中壓電磁閥斷電，則伺服通氣口關閉，HP3空氣頂開彈簧加載的活塞，通過控制氣路進入放氣活門下腔，放氣活門打開;如果中壓電磁閥通電作動，伺服通氣口打開，HP3空氣通大氣，放氣活門關閉。

由于上述伺服控制氣路泄漏，從而影響氣路的壓力，導致活門控制不一致，最后產生喘振。

BVCU:BLEED VALVE CONTROL UNIT引氣活門控制組件

TPU:TRANSIENT PRESSURE UNIT 瞬時壓力組件

參考文獻

[1]757AMM手冊、FIM手冊.