某型飛機發動機在役過程中的孔探檢測

董務江

（南方航空公司 新疆分公司 飛機維修基地，烏魯木齊 830016）

某航空公司新疆分公司在1997年8月1日購進了五架由Avions de Transport Regional公司制造的ATR－72雙螺旋槳民航機，該飛機使用的是PW－127F發動機。PW－127F發動機由螺旋槳、壓氣機（低壓壓氣機（LPC）、高壓壓氣機（HPC））、燃燒室（CC）、高壓渦輪（高壓渦輪導向器（HPTNGV）、高壓渦輪葉片（HPT）、罩環（HPT罩環））、低壓渦輪（低壓渦輪導向器（LPTNGV）、低壓渦輪葉片（LPT）、罩環（LPT罩環））功率渦輪1～2級（PT）轉子和導向器、附件等部件組成（圖1）。檢測工作。

圖1 PW－127F發動機

ATR飛機于2011年5月1日退役，近14年的在役飛行小時為140075h，總起落115920次。PW－127F發動機孔探約900余臺次，如2003年8月9日～2011年6月23日共計612臺次；1998年10月14日～2009年8月17日故障吊發共計88臺次。因孔探發現超標損傷吊發47臺次，孔探視情監控使用31臺次，其它原因吊發10臺次，孔探吊發占總吊發數的88.6%。因此回顧、分析、總結PW－127F發動機在役運行過程中的孔探工作，對于今后的孔探工作是十分必要的。

1 高發性單一損傷

1998年10月7日，在對ATR飛機3025號PW－127、FAV0033號發動機（800h）孔探檢查時，發現發動機燃燒室外環主冷卻環局部材料丟失（圖2），長度達120mm，相應維修手冊并無具體要求。將此情況反映給發動機制造廠家普惠公司后，普惠公司就此下發了服務通告，要求對該型號的發動機燃燒室外環主冷卻環在500h內進行孔探檢查（原檢查時間為800h）。在隨后的2年時間里，這樣的損傷在該型號的其它發動機上也相繼出現。期間因發動機熱部件損傷超標吊發共13臺，而因燃燒室外環主冷卻環損傷吊發10臺，其故障吊發率占到總故障吊發的83%。

圖2 燃燒室外環主冷卻環孔探結果

在發動機制造廠家沒有給出合理的解釋之前，工程技術部門也在努力尋找解決的方案。最終結論為：① 燃油噴嘴通道內的積碳造成噴油的不均勻，使得局部溫度過高。② 新疆地區沙塵的原因，造成冷卻氣路不暢，致使發動機燃燒室外環主冷卻環局部燒蝕脫落。燒蝕脫落的金屬熔渣堆積在高壓渦輪葉片表面堵塞冷卻通道，使得高壓渦輪葉片表面溫度過高，形成葉片前緣、后緣、葉尖燒蝕。

高壓渦輪葉片葉尖和葉面的狀況是獲得額定功率的關鍵，工程技術部門提出了定期水洗發動機、定期孔探檢查燃油噴嘴、縮短更換燃油噴嘴時間的方案。然而問題并沒有得到有效的改善。為了保證飛機的飛行安全，孔探監控的時間最終限定在20個飛行小時。

從工程技術來講，一個部件在某一個部位反復出現特定損傷，不是部件的設計問題就是該部位的加工工藝或材料選用上有問題。在多次的信息反饋下，發動機制造廠家更改了外環主冷卻環的材料及加工工藝，使這一問題得到了根本的解決。

2 突發事件的應急處理

2.1 空停事件

2009年3月13日，ATR－72／B－3027飛機在執行某次飛行時，左發（PW－127／AV0045）發生空中停車事件。地面檢查發現該發第一級功率渦輪轉子一片葉片斷裂，第二級功率渦輪轉子葉片全部被打斷。經現場和孔探檢查，證實該發空停是由于發動機第一級功率渦輪葉片斷裂，并將下游部件打傷所致（圖3）。檢查發現：

圖3 AV0045空停后的外貌

（1）所有的第二級功率渦輪轉子葉片從葉根部位斷裂。

（2）2～3點鐘位置的第二級功率渦輪導向器葉片斷裂，其它位置的導向器葉片均嚴重打傷。

（3）有一片第一級功率渦輪轉子葉片從根部斷裂，其它轉子葉片后緣明顯打傷，但這些葉片的前緣均狀況良好。

（4）低壓渦輪轉子、導向器葉片狀況正常。

（5）高壓渦輪轉子、導向器葉片狀況正常。

（6）進氣道、低壓壓氣機和燃燒室狀況正常。

（7）左發尾噴管和隔熱護套均有損傷現象。

（8）從跑道收集到了大量的金屬碎屑。

查閱空停發動機AV0045的近期孔探資料發現：

（1）2008年8月28日，孔探發現燃燒室外環多處燒蝕且其中有兩處有裂紋、燒洞，6點鐘方向的外環有材料丟失現象（長度為兩個小冷卻孔的間距）；一片HPT NGV葉盆處燒蝕并有裂紋，在發動機維護手冊允許范圍內。

（2）2008年11月8日，在上次發現的損傷基礎上發現燃燒室外環7點鐘方向有兩處材料丟失現象，其它損傷沒有擴展，在發動機維護手冊允許范圍內。

（3）2009年1月11日，孔探上次發現的損傷沒有擴展

（4）自2008年11月1日至今，AV0045發動機沒有故障記錄。

AV0045空停后的孔探照片見圖4。

2.2 槳葉被卡事件

2007年04月10日和2007年05月23日，3022飛機的右發AV0033和3025飛機的右發AV0039在飛行停場后，車間維護人員發現其槳葉被卡住不能正常轉動，并發現第2級功率渦輪葉片有不同程度的打傷現象。經孔探檢查發動機的熱部件，發現此兩臺發動機的損傷情況相似，均為第1、2級功率渦輪轉子葉片嚴重打傷，導向器上部材料嚴重脫落，其中AV0039發動機的第1級功率渦輪轉子葉片離根部1／3處斷裂。

在此情況下，為了避免發動機再次損傷，公司要求在廠家未提供相應的檢查方法之前，根據發動機的損傷情況和現有的孔探設備及孔探能力，對裝機后的PW－127F發動機進行檢查。反復的檢查與分析后認為，造成發動機嚴重損傷的直接原因是由于第1級功率渦輪轉子葉片因扭矩過大致葉片斷裂，而將其它部位打傷。為了提前有效檢查到轉子葉片的損傷，避免造成二次損傷，最終確定了結合飛機做周檢時，對第1、2級功率渦輪轉子葉片及罩環進行孔探檢查，重點檢查第1級功率渦輪轉子葉片上的裂紋缺陷的方案。

2.3 空停反映的管理問題

自引進該型號的飛機以來，PW－127F發動機孔探就沒有得到相應的培訓，孔探技術人員只能通過實踐總結經驗，因為經驗的獲得需要一個時段的過程，以至于技術人員在很長的時段里不能很好地把握孔探的技能及損傷部位的界定，而該過程可以通過培訓得到縮短。

上級部門主管的重視是孔探人員提高技術的關鍵。

3 發動機孔探、視情監控與維修成本控制

發動機各部件：如高壓、低壓、風扇葉片，熱部件（燃燒室、高、中、低壓渦輪葉片）是允許有損傷的，并在發動機維修手冊中規定了其損傷容限。損傷的擴展是一個漸進的過程，在不增加維修成本的前提下，提高平均故障工作時間，可以降低飛機的營運成本，因此把握損傷發展的過程非常關鍵。隨著損傷的漸進，要隨時調整監控的時間間隔，預防損傷的突變，以確保飛機發動機的安全有效，孔探檢查在此起著至關重要的作用。

圖4 空停AV0045的孔探照片示意

以PW－127F發動機AV0045為例：此發動機在2003年7月8日（飛行總小時6864h，起落5328架次）送廠大修，2003年8月25日修理返回，同年11月23日吊上3026飛機使用。表1是其孔探記錄。

至2005年2月4日，其因6，7號軸承腔泄露潤滑油返廠修理，至此總飛行小時10113h，總起落8327架次，修理后飛行小時3249h，飛行起落2999架次。從孔探記錄中可以看出，隨著熱部件損傷部位的不同，損傷程度的不同和損傷發展速率的不同，技術人員隨時調整孔探監控的時間間隔，以預防損傷的突變。

4 結語

14年的ATR飛機在役營運總算圓滿結束，反思14年的維護過程，所得如下：

（1）專業技能的培訓十分必要。然而，現行的孔探培訓一般都是在新發動機上教程，隨后完全靠自我的長時間經驗積累，對提高孔探人員維修經驗及綜合技能相當不利。PW－127F發動機維護的過程說明，培訓要切合實際，要與相關的單位取經交流，要定期到相關的發動機維修廠家分解實習，才能使孔探專業技術人員對各個熱部件的損傷形態、發展趨勢、認識判定有一個全面的結構上的理解。

表1 AV0045孔探記錄

（2）對于單一多發損傷，一定要向發動機制造廠家反映，堅持找到解決的方案。PW－127F發動機冷卻環損傷的最終解決就是一個典型的范例。

（3）突發故障一定要與專業主管技術人員溝通分析，找出發生故障的原因，要勇于說明自己的觀點。筆者在AV0045空停前兩年就打過該損傷的專題報告，事后證明筆者的分析是有道理的。

（4）孔探專業技術人員可以在控制損傷擴展、維修成本控制、預測大修及修理費用等方面做許多工作，也可以參與到發動機熱部件損傷機理的分析。PW－127F發動機AV0045空停過程的全程參與，使得孔探專業技術人員從更深的層面得到了提高。