湍達700發(fā)動機渦輪機匣冷卻管更換 接近方案改進

李鋒 王振良 梁衛(wèi)華

摘要：介紹了湍達700發(fā)動機渦輪機匣冷卻管（TCC管）裂紋的損傷情況和修理過程中存在的接近困難，基于冷卻管安裝位置的實際情況，對現(xiàn)有的接近方案進行了改進并制作了新的工作平臺，實現(xiàn)了反推在位更換TCC管，避免了拆裝反推造成的停場和人力浪費，提高了維修效率。

關鍵詞：湍達700;發(fā)動機;渦輪機匣冷卻管;工作平臺;反推

0 引言

近年來，隨著裝配湍達700發(fā)動機的A330-200機隊的逐漸擴充以及機齡的增加，渦輪機匣冷卻管（TCC管）裂紋的問題逐漸暴露，極大地影響了航線飛機的正常運營。

渦輪沖擊冷卻系統(tǒng)控制低壓壓氣機向渦輪機匣提供空氣，從而保持中/低壓渦輪機匣的溫度在可接受范圍內，并且控制中壓渦輪葉片的間隙。TCC管作為渦輪沖擊冷卻系統(tǒng)的一部分，通過拉鉚釘連接在發(fā)動機右側反推內墻上，空氣通過其進入冷卻系統(tǒng)[1]。

由于TCC管靠近反推C涵道一側的空間狹小，對其進行更換時需要拆下反推才能實現(xiàn)有效接近，而拆裝反推增加了大量的維修工作，造成飛機長時間停場。為了解決這一問題，本文根據(jù)TCC管安裝位置的實際情況對接近方案進行了改進，避免了拆裝反推造成的停場和人力浪費，縮短了維修工時。

1 渦輪機匣冷卻管損傷情況

2015年12月，一架裝配湍達700發(fā)動機的A330-200飛機在檢查中發(fā)現(xiàn)左發(fā)TCC管后上角有一條長約52mm的裂紋（見圖1）。隨后，該型發(fā)動機不斷發(fā)現(xiàn)類似損傷，截至2016年12月共發(fā)現(xiàn)14例TCC管裂紋，占在翼發(fā)動機數(shù)量的28%。裂紋主要集中在TCC管進氣口的后上角和后下角，這兩個位置易受損傷的原因主要是進氣口后緣阻擋了進入TCC管的氣流，產(chǎn)生了高沖擊和高振動，另外緊固件孔的應力集中也產(chǎn)生了一定的影響。

2 TCC管裂紋處理措施

TCC管的材料為鈦合金，裂紋主要集中在進氣口后上角和后下角的圓弧附近，不易成型的鈦合金材料和裂紋的位置加大了修理的難度。參照手冊和廠家意見，裂紋的處理措施分為臨時處理措施和最終處理措施兩種。臨時處理措施是在裂紋末端鉆止裂孔，最終處理措施包括直接更換反推、更換TCC管和TCC管焊接修理三種方案。

2.1 臨時處理措施

根據(jù)AMM78-32-00-200-802-A所述，如果裂紋發(fā)生在區(qū)域A且在平行于邊緣B方向的長度不大于65mm（見圖2），可以在裂紋末端鉆直徑為0.120in的止裂孔，檢查確認損傷區(qū)域裂紋被阻止且除了止裂孔外沒有其他材料損失;每600飛行小時檢查損傷區(qū)域直至在合適的機會對TCC管進行更換或修理。如果裂紋出現(xiàn)在其他區(qū)域或長度超出65mm，根據(jù)手冊要求需要更換新件[2]。

在已發(fā)現(xiàn)的湍達700發(fā)動機的14例TCC管裂紋中，有6例由于區(qū)域或長度的原因超出保留標準，經(jīng)向廠家申請，廠家批準可以在裂紋的末端鉆直徑為0.120in的止裂孔后每20飛行循環(huán)檢查確認裂紋無擴展，保留至下次定檢更換或修理TCC管[3]。

2.2 最終處理措施

經(jīng)過與廠家溝通，提出了三種TCC管裂紋的最終解決方案。

1） 更換新反推;

2） 參照CMM78-30-20FRSX095更換TCC管[4];

3） 參照CMM78-30-20FRSX097對TCC管進行焊接修理[4]。

從表1中可以看出上述三種方案各有優(yōu)缺點：第一種方案直接更換反推，所需停場時間最短，但是在故障多發(fā)的情況下需要為機隊準備多個反推作為備用件，增加了航空公司備件的成本;第二種方案更換TCC管，需要拆下反推才能進行接近更換，相比第一種方案停場時間會有所增加，但是僅需要準備TCC管作為備件，所需資金較少并且更易獲得;第三種方案對TCC管進行焊接修理，按照消防要求，只需在拆下TCC管的情況下進行焊接，不需要準備備件，但是由于國內大部分航空公司沒有此類焊接修理能力，TCC管焊接需要外委，這就增加了停場時間的不可控性和維修成本。綜合考慮維修能力、航材保障和經(jīng)濟性等各方面因素，直接更換TCC管的方案更適合實施。

無論使用哪種修理方案均需要拆下反推，這是由TCC管的位置決定的。TCC管位于反推內墻中間位置（見圖3），拆裝時需要從C涵道和反推內側兩面接近，從反推內側接近可以通過打開反推實現(xiàn)，但是從C涵道一側接近卻存在困難。TCC管距反推前緣約1.06m，距后緣約0.95m，以現(xiàn)有的梯架從前后兩側均無法實施有效接近。如果工作者直接站在C涵道內接近TCC管，則會使反推鉸鏈產(chǎn)生較大力矩，易造成鉸鏈損傷。按照廠家的維修經(jīng)驗，反推需要拆下后平放，工作者從前側或后側向內趴在反推上施工。

以國內維修站更換TCC管為例，如表2所示，拆除反推需要工時64h，拆除TCC管需要工時16h，安裝新TCC管需要工時24h，安裝和測試反推需要工時88h。反推工作總共需要工時152h，停場19h;TCC管更換總共需要工時40h，停場10h。反推工作工時占總工時的79.2%，停場時間占總停場65.5%，遠遠超出更換TCC管的時間。反推拆裝成為TCC管裂紋排故的主要工作，占用了大量的人力和停場時間。因此，改進接近方案，制作一款適用于反推C涵道內部工作的平臺，實現(xiàn)反推在位更換TCC管，是有實際意義的。

3 接近方案改進

1） 接近工作平臺的功能

實現(xiàn)從反推C涵道接近TCC管并方便工作。

2） 要求

工作平臺擺放與周圍結構不干涉;工作平臺高度適合工作者施工;工作平臺能夠承載兩個工作者同時工作;工作平臺重量適當，易于人工操作;經(jīng)濟性合理。

3） 結構

根據(jù)以上功能和要求，將工作平臺設計為分體式，由兩個單面梯架、一個搭板和兩個插接框組成。這樣的設計可以有效減小工作平臺的體積，分散重量，避免了整體平臺在狹小的反推區(qū)域周圍移動不便，利于人工搬運。

單面梯架撐開后呈“A”字型（見圖4），充分利用了三角形穩(wěn)定性高的特點。主支撐側側面為梯形，高2.1m，上側寬0.5m，下側寬1.34m，中間的階梯直接焊接在梯架上;輔支撐側為兩根梯腿;兩根撐桿在中間，一頭通過螺栓固定在主支撐側，另一頭通過鎖扣連接梯腿。上小下大的設計避免了梯架與反推周圍的風扇包皮、尾噴以及釋放的前緣縫翼之間存在干涉。由于反推打開后TCC管高度約2.82m，考慮到工作者平均身高1.72m、C涵道弧度以及工作時的舒適度要求，將工作平臺的高度設定在2.1m。

搭板上表面使用復合材料板作為踏板，踏板下表面用鋁型材焊接成網(wǎng)格狀進行支撐（見圖5），二者通過螺栓進行連接。搭板的兩端各伸出兩個接頭，用于和單面梯架的階梯鎖定。搭板的兩端各安裝了一根撐桿，撐桿一端通過螺栓固定在搭板下表面的鋁型材上，另一端安裝時通過鎖扣連接到單面梯架，起到加強支撐的作用。由于湍達700發(fā)動機的反推長約2.5m，C涵道中寬度約0.6m，因此將搭板的長度設計為3.5m，寬度為0.5m。

插接框插入單面梯架上部孔中起到安全護欄的作用。另外，在更換反推C涵道12點鐘位置的整流板及其支架時，可以將搭板直接固定在插接框上側的階梯上，實現(xiàn)梯架高度的調節(jié)，順利接近整流罩區(qū)域（見圖6）。由于反推打開后整流板的高度約3.5m，考慮到工作者平均身高1.72m、C涵道弧度以及工作時舒適度要求，平臺的原高度為2.1m，插接框的高度確定為0.6m。

工作平臺材料主要為6061鋁型材和直徑5cm、壁厚3mm的6061鋁管，通過焊接方式連接。組裝時通過鎖扣連接，最大承載重量200kg。為了提升安全性能，加強對人員和飛機的保護，在踏板表面安裝了防滑層，兩側加裝了橡膠防撞條;在每個梯腳的下表面安裝了防滑墊;單面梯架的階梯上增加了防滑處理。

4） 功能實現(xiàn)

使用時，先將兩個單面梯架分別放置在打開的反推前后側，主支撐側放在遠離反推的一面，然后將搭板從反推C涵道一側遞入到另一側，調整兩個梯架的距離至適當，將搭板的鎖扣安裝在梯架上并鎖死，工作者進入C涵道工作時需安裝兩側插接框（見圖7）。工作平臺搭建時應設專人觀察指揮，避免碰撞飛機。工作者上下平臺應利用同高度級別的工作梯，站在平臺上工作時必須系掛安全帶。

工作平臺投入使用后，更換TCC管的工作流程和工時都發(fā)生了變化。如表3所示，打開反推需要工時1h，安裝梯架需要工時2h，拆除TCC管需要工時16h，安裝新TCC管需要工時24h，拆卸梯架需要2h，關閉反推需要工時1h，整個更換工作需要總工時為46h，總停場為12h。

5） 經(jīng)濟性

如表4所示，未使用工作平臺時更換TCC管的工時為192h，停場為29h;使用工作平臺后總工時縮短至46h，停場僅需12h。使用工作平臺可以節(jié)約工時146h，節(jié)約停場17h。按照國內長期維護協(xié)議的每小時收費約300元人民幣計算，工時費一項可以為航空公司節(jié)約4.38萬元。按照國內航空公司A330-200飛機的可用率約58.3%計算，停場縮短后可以使運營時間增加10個小時，可為航空公司增加約60萬元人民幣的營業(yè)收入。工作平臺的制作費用為7800元人民幣，更換一次TCC管即可收回成本并有相應收益。

4 結束語

本文介紹了湍達700發(fā)動機渦輪機匣冷卻管（TCC管）裂紋的損傷情況和更換過程中遇到的接近困難，詳細闡述了改進接近方案后制作的新工作平臺的結構與功能。目前，該工作平臺已投入使用，通過對工作平臺使用前后更換TCC管的工時和停場進行對比，可以看出使用效果良好，能夠很好地解決因工作空間狹小、不易接近而導致的拆裝難題，從而改善了維修環(huán)境，降低了勞動強度，提高了維修效率，縮短了飛機維修工時，使航空公司的生產(chǎn)效率和管理水平都得到了提高。

參考文獻

[1] Airbus.A330 Aircraft Maintenance Manual， Task 75-24-00 PB 001 CONF 22 Turbine Impingement Cooling（TIC） - Description and Operation[Z].2018.

[2] Airbus.A330 Aircraft Maintenance

Manual， Task 78-32-00-200-802-A Inspection

of? Thrust Reverser Structure[Z].2018.

[3] Rolls-Royce. Technical Variance No.149788[Z].2016

[4] Rolls-Royce. Thrust Reverser Component Maintenance Manual[Z].2018.