V2500發動機啟動過程中意外斷電的影響

摘 要：文章針對一起V2500發動機由于啟動時意外斷電導致燒壞事故，進行的故障分析，探討其原理和后續避免發生類似事故的方法。

關鍵詞：V2500；啟動時意外斷電；影響

1 事件回顧

2013年某航在蘭州機場過站啟動二號發動機過程中，地面電源車突然斷電，導致飛機交流電源中斷，機組將發動機模式電門放在正常位，大約10秒后，地面監護人員發現二號發動機尾噴口冒煙并有間斷性火苗竄出，機組將發動機滅火電門接通，隨后將主電門置關斷位。尾噴口冒煙和噴火現象持續4-5分鐘。目視檢查發動機無外部損傷，無PFR信息，FADEC測試無相應信息，讀取DMU數據顯示發動機沒有超溫，孔探檢查燃燒室和高壓渦輪有積碳但無明顯缺損。IAE評估允許飛一個循環后換發。發動機著火原因判斷為飛機使用地面電源車供電啟動發動機過程中飛機掉電，電路進行斷電保護，導致飛機整機都沒有電（包括28V直流電），然而發動機高壓燃油關斷活門斷電后會保持再原來開位，導致燃燒室中仍有余油流出，從而導致富油燃燒。

2 事件分析

飛機突然地斷電，在自動中斷啟動的保護程序無法順利執行時，就需要機組人工終止發動機的啟動。此事件中，飛機突然掉電會否導致發動機高壓燃油關斷活門失效在開位？就要弄清發動機高壓燃油關斷活門、低壓燃油活門是由誰供電，這個電源在文中描述的情況下能否可靠供電。通過分析圖1，可以得知發動機高壓燃油關斷活門是由401PP提供28V直流電，低壓燃油關斷活門則是由401PP和206PP分別對其驅動馬達K1和K2提供28V直流電。只要能夠保證匯流條401PP在交流電源突然丟失的情況下能夠及時轉換確保有電，機組就可以人工關閉低壓燃油活門和高壓燃油關斷活門，進而中斷發動機的啟動。由于文中提到情況是地面電源車意外停止了供電，導致飛機丟失了外電源輸入，但此時飛機真的連28V直流電都沒有了嗎？答案是否定的，至少飛機還有兩部電瓶可提供28V的直流電。意外斷電也許會造成很多電源轉換繼電器無法正確做出反應，雖然電瓶是接通的，但卻不代表401PP一定能夠得到28V的直流電。只要能夠證明此種狀況下，401PP能夠正常得到28V直流電，那么只要及時將主電門及時置于關斷位，發動機高壓燃油活門以及低壓燃油活門是完全能夠及時關閉的，也就不會出現燒毀發動機的事故了。

圖1 發動機高/低壓燃油活門供電及控制電路

根據飛機供電邏輯，正常情況下401PP是由直流電瓶匯流條通過繼電器4PC提供28V直流電的。當直流電瓶匯流條由2號交流匯流條供電時，由于繼電器4PC與1PC2之間的內部互鎖邏輯的關系，導致繼電器4PC斷開，直流電瓶匯流條將不能為401PP供電，轉而由備用變壓整流器通過繼電器3PE提供電源。此次的事件，由于交流電源的丟失，導致直流電瓶匯流條和備用變壓整流器均無法為401PP供電。僅有第三條途徑可能為401PP供電，這又取決于繼電器2XB能否正常閉合，如果2XB能夠順利閉合，401PP就能夠通過繼電器2XB得到電瓶的28V直流電。繼電器2XB在什么條件下才能閉合呢？飛機突然地斷電是否會影響到繼電器2XB的正確做動呢？熱電瓶匯流條704PP通過繼電器15XC、16XC、12XE給延時關閉繼電器6XB（延時80毫秒）供電，當6XB的線圈得電80毫秒后觸點吸合，進而繼電器2XB得電閉合。現在，問題的關鍵在于繼電器15XC、16XC、12XE在飛機丟失外電源的情況下，是否會受到影響，導致704PP無法對繼電器2XB供電呢？繼電器16XC由二號交流匯流條提供115V的工作電源，飛機丟失外電源后，繼電器16XC的電磁線圈為無電狀態，常閉觸點為導通狀態。同理繼電器15XC的常閉觸點也為導通狀態。至此，決定繼電器2XB能否得到電源的關鍵就在于繼電器12XE了。12XE的電磁線圈如果得不到電源，便使得繼電器2XB順利得電。

而繼電器12XE的電源由應急電源系統恒速發電機（CSG）的控制組件提供。由于事發時，飛機的構型并不滿足應急電源系統的工作邏輯，且沖壓渦輪（RAT）也并未放出，所以恒速發電機的控制組件并不能為繼電器12XE提供任何控制電。

通過對繼電器15XC、16XC、12XE的分析后得知，在繼電器均無控制電的情況下，對于繼電器2XB而言，其工作電路是導通的。此種情況下繼電器2XB是完全可以閉合的。

3 結束語

APU出現故障導致不能為飛機提供電源或者氣源的情況較為常見。維修人員對于利用地面電源車、氣源車啟動發動機的工作也不陌生，但此次事件，在利用地面電源車啟動發動機過程中，電源車意外關閉，導致飛機丟失了交流電源，起動機活門關閉。發動機在啟動加速過程中失去了起動機的外部輸入功率，同時渦輪產生的功率又無法使發動機加速到慢車轉速，出現此種狀況時應果斷人工中斷發動機的啟動，但機組只是將啟動選擇電門放回正常位，這個操作并不能中斷發動機的啟動，此時的發動機高壓燃油關斷活門仍處于打開狀態，燃油不斷的通過噴嘴流入燃燒室，隨著發動機轉速的下降，燃燒室已無法建立穩定的燃燒氣流，導致起火。此時機組才執行了發動機啟動中斷及滅火程序，險情得以控制。通過文章分析，當時機組如果能夠正確執行發動機人工中斷啟動程序，發動機高壓關斷活門及低壓燃油活門是完全能夠關閉的，后續的險情和損失也是可以避免的。但對于當時突然出現情況，機組和地面監護人員都是措手不及，未在第一時間做出正確的判斷情有可原。后期通過調取DMU、PFR等發動機相關數據信息來判斷發動機的損傷情況是不可取的，因為飛機在掉電后，DMU，CFDIU是無法工作的，不能記錄發動機是否存在異常狀態了。只能通過孔探檢來查高壓渦輪以及燃燒室的物理狀態來判別損傷情況，雖然孔探未發現物理損傷，但發現有明顯積碳，說明燃燒室存在局部過熱的可能，出于安全起見，IAE給出了允許飛一個循環，然后更換發動機的處理措施。技術問題分析過后，文件中也提到了為避免類似事件再次出現，公司對機組進行了特情處置的培訓。對于機務人員來說，特情時如何對飛機進行操作不是我們工作人員的專業，但需要充分了解飛機各系統的原理，在出現類似的突發情況時，就可以第一時間站在系統理論的角度做出判斷分析，對機組進行一些必要的協助、提示，確保機組處置得當，減少對飛機的損傷，降低公司的經濟損失。

作者簡介：張明（1982-），男，江蘇無錫人，工作單位：東航工程技術公司，職務：工程師，研究方向：飛機維修。