CFM56發(fā)動機(jī)排故與試車選擇

概 述：在CFM56系列發(fā)動機(jī)的日常維護(hù)中會遇到諸如油門桿錯位，起動EGT高，加速慢等故障。在排除這些故障的時候，就需要針對故障進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)和排故試車，而試車項目的選擇，試車參數(shù)的記錄和分析就非常重要了。該文以幾個實(shí)例說明發(fā)動機(jī)排故過程中試車項目選擇和數(shù)據(jù)記錄的重要性。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī) 排故 試車 選擇

中圖分類號：V263.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-02

B737-300/400/500飛機(jī)裝有兩臺CFMI公司生產(chǎn)的CFM56-3系列發(fā)動機(jī)，推力級別從18.5千磅到23.5千磅。在發(fā)動機(jī)的日常維護(hù)中會遇到諸如油門桿錯位，發(fā)動機(jī)起動EGT高，發(fā)動機(jī)加速慢等故障。在排除這些故障的時候，就需要針對故障進(jìn)行排故試車，而試車項目的選擇，試車參數(shù)的記錄和分析就非常重要了。下面舉幾個典型的例子供大家共同探討。

1 關(guān)于T2溫度傳感器導(dǎo)致飛機(jī)油門桿錯位故障

機(jī)組報告某737-300飛機(jī)在飛行過程中油門桿錯位，左后右前，右發(fā)油門桿超前大約一個半球，N1一致。對于機(jī)組報告的油門桿錯位故障，不能刻意的理解為油門桿超前的發(fā)動機(jī)故障和滯后的發(fā)動機(jī)故障，而是應(yīng)該利用發(fā)動機(jī)試車來進(jìn)行判定和調(diào)節(jié)。由于故障發(fā)生在幾乎整個航段中，故而試車項目應(yīng)包括慢車速度和部分功率兩個校裝點(diǎn)的試車檢查。試車的結(jié)果如下（右發(fā)正常，以下為左發(fā)試車結(jié)果）：低慢車N2值65.9%（目標(biāo)值61.4%），偏高且超限；高慢車N2值77.3%（目標(biāo)值71.9%），偏高且超限；部分功率試車（PMC OFF狀態(tài)）N2值94.7%（目標(biāo)值92.5%），偏高且超限；部分功率試車（PMC ON狀態(tài)）N1值78.5%（目標(biāo)值74.4 %），偏高且超限。從試車數(shù)據(jù)可以看出：低慢車N2，高慢車N2和部分功率（PMC OFF）N2值均已經(jīng)超標(biāo)，且同時出現(xiàn)正漂移，因此判定為MEC系統(tǒng)故障；由于三個參數(shù)在MEC上的校裝點(diǎn)不同，所以可以判定并非MEC慢車和部分功率調(diào)節(jié)的故障，而是MEC用于燃油計量的控制信號故障。首要的懷疑目標(biāo)為T2風(fēng)扇進(jìn)口溫度傳感器。當(dāng)T2溫度傳感器的濾網(wǎng)堵塞或燃油的信號管路故障時，將導(dǎo)致該探測器感受的風(fēng)扇進(jìn)口溫度高于實(shí)際的溫度，從而導(dǎo)致在所有狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)實(shí)際的N2轉(zhuǎn)速比油門桿設(shè)定的N2轉(zhuǎn)速高；高N2轉(zhuǎn)速導(dǎo)致發(fā)動機(jī)N1偏高，當(dāng)N1偏高超出了PMC有限的下調(diào)能力（本例中在部分功率狀態(tài)PMC ON下，PMC已經(jīng)不能將N1調(diào)節(jié)至目標(biāo)范圍內(nèi)），則受影響的發(fā)動機(jī)油門桿將會在自動油門系統(tǒng)的匹配的作用下回收，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)油門桿錯位表象的產(chǎn)生，受影響的發(fā)動機(jī)油門桿滯后。隨后該發(fā)動機(jī)更換T2溫度傳感器后恢復(fù)正常。

2 關(guān)于T12溫度傳感器導(dǎo)致飛機(jī)油門桿錯位故障

機(jī)組反映某737-300飛機(jī)在爬升和巡航階段油門桿不一致，左前右后，相差近兩個球，N1一致；在準(zhǔn)備下降時油門桿回收，雙發(fā)N1相差大約3%，左發(fā)75%N1，右發(fā)78%N1。根據(jù)機(jī)組的反映，故障主要發(fā)生在爬升和巡航狀態(tài)，我們認(rèn)為發(fā)動機(jī)在高功率狀態(tài)時存在故障，因此很可能是PMC系統(tǒng)故障，因此試車項目中必須包括發(fā)動機(jī)部分功率試車項目。試車數(shù)據(jù)如下（左發(fā)試車數(shù)據(jù)，右發(fā)正常）：低慢車N2值61.0%（目標(biāo)值59.9%），正常范圍；高慢車N2值71.3%（目標(biāo)值70.1%），正常范圍；部分功率試車（PMC OFF狀態(tài)）N2值90.3%（目標(biāo)值90.2%），正常范圍；部分功率試車（PMC ON狀態(tài)）N1值67.7%（目標(biāo)值72.4 %），偏低且超限。從以上試車數(shù)據(jù)可以看出：左發(fā)動機(jī)在慢車狀態(tài)下正常，在部分功率PMC OFF狀態(tài)下參數(shù)正常，在MEC調(diào)控的部分正常，只是在部分功率PMC ON狀態(tài)下N1轉(zhuǎn)速偏低超限，由此可以判定發(fā)動機(jī)PMC系統(tǒng)故障。事實(shí)上在試車過程中當(dāng)PMC從OFF位置設(shè)定為ON時，發(fā)動機(jī)的N1和N2轉(zhuǎn)速都發(fā)生了變化，表明了PMC起了一定的作用，而P5后頭頂板的PMC INOP燈未亮，表明PMC系統(tǒng)仍在工作，但調(diào)節(jié)能力出現(xiàn)了偏差，使調(diào)定的N1轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)值限定范圍。當(dāng)飛機(jī)巡航時，左發(fā)N1無法達(dá)到油門桿設(shè)定的N1值，于是自動油門機(jī)構(gòu)匹配該發(fā)動機(jī)的油門桿前推，形成油門桿錯位的

現(xiàn)象。根據(jù)判斷首先進(jìn)行了油門桿角度PLA增益檢查，但增益電壓值正常；檢查PMC元件，最終更換了T12溫度傳感器后，發(fā)動機(jī)恢復(fù)正常。

3 發(fā)動機(jī)MEC導(dǎo)致參數(shù)不穩(wěn)定故障

機(jī)組不定期地報告某737-300飛機(jī)右發(fā)參數(shù)N1，EGT，N2和FF擺動，擺動幅度機(jī)組并沒有記錄下來。根據(jù)機(jī)組的報告，由于故障的發(fā)生階段并不是很明確，且發(fā)動機(jī)參數(shù)擺動的狀態(tài)不詳，故而試車項目應(yīng)該包括慢車狀態(tài)至部分功率狀態(tài)，應(yīng)仔細(xì)觀察發(fā)動機(jī)各參數(shù)的變化。

針對該故障進(jìn)行了慢車檢查和部分功率的檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)參數(shù)都在目標(biāo)值范圍內(nèi)，同時有以下發(fā)現(xiàn)：在慢車狀態(tài)下，N1擺動量±0.2，EGT±2，N2±0.05，F(xiàn)F±30；而在部分功率狀態(tài)下，N1擺動量±0.3，EGT±2，N2±0.05，F(xiàn)F±30，且在PMC OFF和PMC ON變化過程中沒有明顯的變化。

由于四個參數(shù)的來源和傳感線路不同，故而不是指示系統(tǒng)故障，而緊固PMC電插頭后試車仍沒有改善。為進(jìn)一步判明故障，斷開PMC至MEC的電插頭，徹底隔離了PMC系統(tǒng)，但發(fā)動機(jī)試車參數(shù)仍然擺動。而在后續(xù)的試車檢查過程中，經(jīng)過認(rèn)真觀察發(fā)動機(jī)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)在N1，EGT，N2和FF四個參數(shù)中，F(xiàn)F率先變動，引發(fā)其他三個參數(shù)的同向擺動，因而懷疑的基本點(diǎn)轉(zhuǎn)為MEC。最終該發(fā)動機(jī)于2002年5月21日更換了MEC后，發(fā)動機(jī)參數(shù)擺動故障排除。

在這個故障的排除過程中，首先排除了探測傳感以及指示線路的故障，后又經(jīng)過PMC接通/斷開（包括斷開電插頭）的對比試車，排除了PMC系統(tǒng)故障的可能，同時在試車時發(fā)現(xiàn)四個參數(shù)擺動時，F(xiàn)F率先擺動，為最終判定MEC故障奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障時，多數(shù)情況下發(fā)動機(jī)試車測試和調(diào)節(jié)是不可避免的。因此如何利用發(fā)動機(jī)試車來復(fù)現(xiàn)故障，分析和排除故障是非常重要的，總結(jié)起來有以下幾點(diǎn)共性。

4.1 試車項目的選擇

CFM56-3發(fā)動機(jī)的主要校裝調(diào)節(jié)項目有慢車轉(zhuǎn)速，部分功率，加減速和功率驗證等幾項內(nèi)容，選擇的依據(jù)主要是故障發(fā)生的階段（發(fā)動機(jī)工作的功率狀態(tài)），比如機(jī)組反映飛機(jī)在巡航過程中發(fā)動機(jī)有故障，則應(yīng)至少試車至部分功率狀態(tài)；比如機(jī)組反映飛機(jī)在起飛狀態(tài)下有故障，則試車一定要有起飛功率檢查的項目。

當(dāng)然這也不是唯一的選擇依據(jù)，因為上述幾個試車項目幾乎都是互相涵蓋或者有檢查和校裝先后順序要求的。比如說部分功率試車就包括了慢車速度檢查的項目，而加減速試車則包括了慢車和部分功率校裝等項目。因此發(fā)動機(jī)故障需要試車排故時，選擇的試車項目要有目的性，要能夠完全復(fù)現(xiàn)或反映出機(jī)組報告故障的全貌，這一點(diǎn)是非常重要的。

4.2 試車數(shù)據(jù)的分析

試車時一定要把試車數(shù)據(jù)記錄完善和準(zhǔn)確，以便于分析和調(diào)節(jié)。

很多時候工作者總是只測試和記錄懷疑有故障的發(fā)動機(jī)的參數(shù)，事實(shí)上這樣并不完全。從排故角度而言，不能夠完全認(rèn)定某一臺發(fā)動機(jī)有故障。比如說機(jī)組反映飛機(jī)的右發(fā)加速慢，我們不能夠想當(dāng)然地認(rèn)為右發(fā)有故障，或許左發(fā)存在加速快的問題。

并且某些發(fā)動機(jī)試車項目，一定要注意條件改變前后的各個參數(shù)變化，比如部分功率試車，一定要注意PMC接通前后的各個參數(shù)變化，不能只注意目標(biāo)參數(shù)，對于部分功率試車，在PMC OFF情況下只看N2或在PMC ON情況下只看N1，得到的結(jié)果往往不夠完善。此外兩臺發(fā)動機(jī)一起測試，左右發(fā)動機(jī)也可以進(jìn)行一定的橫向比較和分析，便于迅速地發(fā)現(xiàn)問題。

4.3 其他信息的獲取和分析

除了發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)，我們還可以從許多其他途徑獲得發(fā)動機(jī)的參數(shù)，比如來源于機(jī)載振動監(jiān)控裝置AVM的振動數(shù)據(jù)，來自ECM部門的發(fā)動機(jī)監(jiān)控數(shù)據(jù)和來源于FDR的飛行數(shù)據(jù)等等。

參考文獻(xiàn)

[1]Boeing Company.Boeing 737 Aircraft Maintenance Manual Part 72-00-00 page 501.

[2]敖良忠.CFM56-3發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)故障隔離方法[J].航空維修與工程雜志，2005（4）.