關于737NG飛機起動機故障導致發動機起動不成功的探討

王玉生

【摘? 要】737NG飛機發動機起動故障率較高，發動機啟動失敗可能與起動機、起動活門、控制電路、燃油、氣源、點火、外界環境因素等多個方面有關，本文將重點探討與起動機相關的故障，并結合案例從故障現象差異、測試判斷方法、處理應對措施等為預防和排除起動機故障提供參考。

【關鍵詞】737NG;CFM56-7B;起動機;徑向軸承失效;金屬屑

Abstract： 737NG aircraft engine start failure rate is high， engine start failure may be related to starter， start valve， control circuit， fuel source ignition， external environmental factors and many other aspects， this paper will focus on the starter related fault， and combined with the case from the fault phenomenon difference， start valve， control circuit， fuel source ignition， external environmental factors The test judgment method， treatment measures and so on provide reference for the prevention and elimination of starter fault.

Key words： 737ng;cfm56-7; starter ;radial bearing failure; Scrap metal

CFM56-7B 發動機的起動機為單級軸流式渦輪空氣馬達，使用減速齒輪和一個制動離合器連接至發動機附件齒輪箱（AGB）的輸出軸。當發動機起動活門打開，高壓氣流帶動起動機內的渦輪空氣馬達，渦輪轉動齒輪并接合離合器。離合器傳遞扭矩至起動機的輸出軸，起動機輸出軸轉動AGB，進而轉動發動機N2轉子。在約55%N2，起動活門關閉，渦輪和減速齒輪減速且離合器脫開，起動機輸出軸隨AGB齒輪箱和發動機轉動，渦輪和減速齒輪則減速直至停止。起動機故障主要有三種類型：

（1）起動機軸斷裂或卡死。起動機軸斷裂或卡死多發生在剛起動阻力力矩大時，現象是起動指示正常，但無N2轉速或轉速上升很小就停止歸零。相關實例：某飛機過站推出后，機組反映起動左發時，顯示“START VAVLE OPEN”信息及APU引氣壓力上升后，N2沒有轉速，起動失敗，飛機滑回。檢查發現起動機的1片葉片受損，起動機卡死，更換左發起動機后正常。

（2）起動機性能下降。起動機性能下降主要表現為N2轉速到20%后上升慢或基本不上升，其原因是渦輪葉片驅動能力下降，但要與引氣壓力低導致的起動慢區分開。

（3）徑向軸承失效導致起動機葉片與殼體摩擦斷裂。徑向軸承失效多發生在起動的中后階段，軸承失效后造成轉子偏心，進而導致渦輪葉片與殼體摩擦斷裂，主要現象表現為：N2轉速上升到20%以上突然下降，發動機底部出現火花，風扇整流罩底部出氣口噴出金屬顆粒，甚至觸發火警，起動機磁堵有金屬屑。目前起動機徑向軸承失效故障發生的最多。

起動機生產廠家HONEYWELL對起動機徑向軸承失效分析了很久后發現失效模式無法預測，和使用時間沒有直接關系，目前無徹底解決方案。因徑向軸承失效時間點分布離散，難于通過制定翻修軟時限提前預防，失效屬于突變，想通過縮短檢查間隔來杜絕不可能，縮短檢查間隔只能增加早發現的幾率。據統計，啟動過程中起動機故障曾多次觸發火警。起動機失效觸發火警的原理如下：失效的起動機無法帶動發動機N2 轉速上升，損壞的渦輪葉片在氣流作用下與起動機殼體內壁摩擦，產生高溫碎片及顆粒，并隨引氣排出，同時高溫高壓的引氣沒有帶動起動機的渦輪做功，從起動機噴出的引氣溫度較高，導致風扇機匣下方局部溫度較高，從而觸發發動機火警警告。相關實例：某飛機啟動左發動機時N2突然不升反降，發動機有異響，隨后觸發火警警告燈及火警鈴聲，機組釋放兩個滅火瓶。檢查起動機內部渦輪葉片損壞，起動機排氣口及整流罩底部有金屬碎片，拆除起動機磁堵發現磁堵上有大量金屬屑。檢查QAD發現金屬屑，沖洗左發滑油系統完成左發火警孔探，更換主輪倉兩個發動機滅火瓶及左發起動機，試車測試正常。

起動機相關故障的維護建議：

出現發動機起動失敗的情況要及時與機組咨詢相關信息，如：引氣壓力是否正常、起動活門開關指示、N2參數變化等，監護人員也要關注起動機附近狀況，注意發動機風扇整流罩底部出氣口有無火花噴出，有無異常聲音等。這些信息對故障很重要。

因CFM56-7B發動機的滑油系統與其起動機的滑油系統是相通的，如果起動機故障時產生的金屬屑沒有清除干凈，則起動機產生的金屬屑可能會進入發動機滑油系統并被發動機MCD收集，這將影響發動機MCD檢查時的判斷，甚至觸發滑油濾旁通燈亮，機組會關斷發動機造成空停。某航司就發生一起類似的問題，因此起動機故障時需進行MCD檢查并按需處理。

如果發動機起動時機組報告出現火警，并且觀察到風扇整流罩底部出氣口有火花噴出，N2轉速迅速下降，可以確認為起動機失效，如果機組咨詢是否需要滅火，建議機組按檢查單操作，并迅速終止起動關斷引氣，關斷引氣后溫度下降火警信號很快就會消失。由于飛機發動機滅火瓶內介質為鹵代烴，釋放后對發達機本體無損壞，但需完成火警孔探。

除了起動機故障外，在運行中還遇到裝機新發在開始使用十幾個循環之內可能出現轉子卡滯的情況，根據737NG FIM 80-07 TASK 802中的注釋和發動機修理廠的經驗，新發或新修發動機裝機后運行的前10幾個循環內可能會出現N2轉不動的現象（HPC葉片與機匣間隙比較小，同時上一次關車時冷車不足），通常運行一段時間后就不會再出現此現象。歷史上已多次出現因為新發原因導致的發動機轉子卡滯問題。這類故障首先目視檢查起動機有無損傷的情況，如果無損傷，直觀上無法區分是起動機故障還是核心機卡滯，需拆下AGB手搖驅動口端蓋人工轉動N2軸，如果轉動阻力較大，拆下起動機，如果轉動阻力依然較大，則是核心機卡滯，否則就是起動機的問題。

起動機滑油系統與發動機滑油系統相通，如起動機出現滑油滲漏可能導致發動機系統滑油減少，進一步導致發動機滑油低油量警告，當發動機滑油量低于4夸脫大于35S后，會出現低滑油量警告，在滑油量旁顯示LO信息，甚至出現滑油低壓或高溫的問題，產生空停的嚴重后果，需引起注意。這類故障的最好的檢查方法就是打開發動機蒙皮，冷轉觀察起動機附近有無漏油的跡象。

另外，建議工程方面對發動機起動機采取以下控制措施：1、每200飛行小時定期檢查起動機磁堵并檢查起動機滑油滲漏;2、結合發動機送修，對起動機進行翻修;3、每次起動機送修更換全部殼體螺栓（維護中經常發現殼體螺栓斷裂）。

參考文獻

[1]任仁良，渦輪發動機飛機結構與系統（清華大學出版社）.2017-04-01.

[2]王重華、孫梅主編.民航基礎知識.2013-08.