2020年國內民航發動機運行情況及典型技術問題分析

王志立

2020年受新冠肺炎疫情影響，國內民航運輸量和運行時間均有一定幅度的下降，SDR（使用困難報告）事件和發動機空中停車事件的發生次數有所降低，SDR事件發生率和空停率基本保持穩定。

1國內民航發動機機隊概況

截至2020年底，國內按CCAR-121部運行的在用發動機數量為8302臺，較2019年底增加了159臺，增長率僅為1.95%，近兩年由于波音737MAX停飛和新冠肺炎疫情影響導致發動機引進速度相應放緩。CFM56-7B、CFM56-5B和V2500三個型號發動機占比最高，分別為33.58%、19.56%和14.29%。機隊增量較大的為LEAP-1A發動機和PW1100G發動機，分別增長了118臺和69臺；機隊退出較多的為V2500發動機和CFM56-7B發動機，分別減少了32臺和25臺。

2020年度國內按CCAR-121部運行的發動機總使用時間為15，165，229小時，較2019年減少6，059，338小時，下降率為28.55%。

2020年底國內按CCAR-121部運行的發動機平均機齡為7.57年，比2019年增加0.69年。其中10年以下機齡比例為71.85%，10～20年機齡比例為26.20%，20年以上機齡比例為1.95%。30年以上機齡的發動機數量為20臺，最大機齡為一臺35.96年的RB211發動機。具體如圖1所示。

2 2020年國內民航發動機SDR情況

2020年SDR系統共收到使用困難報告3924份，其中機械類故障導致的SDR事件2629份；動力裝置相關SDR事件463份，占機械類SDR事件的17.61%。按發動機型號統計，SDR數量前三位的分別是CFM56-7B發動機（131份）、CFM56-5B發動機（85份）和V2500發動機（67份），如圖2所示。按ATA章節統計，動力裝置部分SDR數量前三位的分別是燃油/控制系統（122份）、啟動系統（75份）和發動機反推（60份），如圖3所示。

CFM56-7B發動機故障件主要集中在啟動機（P/N： 3505945-12、3505945-10）、液壓機械組件HMU（P/N：1853M56P16、442653）、點火激勵器（P/ N：10-631045-3、10-631045-2）、啟動活門（P/N： 3289630-2）和振動監控組件AVM（P/N：241-298-002-015）。

CFM56-5B發動機故障件主要集中在液壓機組件HUM（P/N： 8061-536）、啟動機（P/N： 3505582-28）和發動機控制組件ECU（P/N： 2458M04P01）。

V2500發動機故障件主要集中在燃油計量組件FMU（P/N： 8061-639）、發動機電子控制組件EEC（P/N： 824972-11-024、824972-11-026）和發動機接口組件EIU（P/N： 3957985206）。

2020年動力裝置機械類SDR千時率為0.0305，各型號發動機SDR千時率中PW127發動機最高，是機隊平均值的5倍多；CFM56-3、CF6和RB211發動機因為老舊機型原因，SDR千時率較高；PW1100G發動機因為設計原因，SDR千時率也相對較高；運行時間前兩位的CFM56-7和CFM56-5發動機機械類SDR千時率均處于機隊平均水平以下，運行時間第三的V2500發動機機械類SDR千時率與機隊平均水平持平。如圖4所示。

3 2020年國內民航發動機空停情況

2020年按照CCAR-121部運行的發動機共發生空停事件8起，近十年空停千時率總體呈震蕩下降趨勢，逐漸穩定于0.0005，與國際機隊相比仍維持在較低水平。如圖5所示。

非機械類原因造成2起空停，分別為CF34-10A發動機因機組觸碰到失去彈性保護的燃油控制開關導致意外關車和CFM56-7B發動機遭遇鳥擊。

機械原因造成4起空停，其中PW4000發動機3起，分別為可調靜子葉片作動器失效、3號軸承失效和HPC 6級轉子葉片斷裂導致；PW127J發動機1起，為APU引氣管路卡箍松動漏氣，溫度升高導致狀態桿和功率桿軟軸卡滯。

設計制造原因造成1起空停，為CFM56-7B發動機燃油濾粘合膠溢出導致HMU計量活門堵塞后燃油供給異常。

另外，事件最終原因仍在調查中的有1起空停，為V2500發動機空氣滑油冷卻器漏滑油導致。具體見表1。

4 PW1100G發動機典型故障

1）HPC緊軸裂紋

部分PW1100G發動機HPC緊軸在使用過程中出現疲勞裂紋，造成N2高振動和信號干擾。在地面EEC會限制油門導致推油門桿無響應；飛行期間雖不會限制油門響應，但會導致N2振動臺階式突變和持續高振動。該振動模式與PW1100G發動機此前發生的瞬態高振動有明顯區別，表現為飛行各階段均可能突發，且N2振動值超過5，此時ECAM會出現N2高振動警告，但其他參數正常，如果不收油門高振動現象不會自動消失，一般情況下可隨著N2轉速的降低而緩解。廠家發布SB 72-0145，在HPC緊軸螺紋處增加耐磨涂層；后續廠家發布SB 72-162，引入新構型的HPC前轂和緊軸。

2）ACC活門故障

PW1100G發動機因ACC活門卡阻導致出現系統失效警告，造成多起返航事件。調查發現，該故障可能與ACC活門裝配有關，廠家已發布新的ACC活門安裝程序，要求邊敲擊邊擰緊卡箍；另外，廠家對EEC軟件進行了更新，以屏蔽ACC活門故障觸發“ENG SYSTEM FAULT”警告的邏輯。

5 CFM56-7B發動機典型故障——HMU異物堵塞

CFM56-7B發動機因HMU異物堵塞導致多起SDR事件，調查發現非磁性材料FOD為木屑或環氧樹脂。廠家判斷木屑可能為執行燃油泵孔探檢查時從外界進入燃油系統，建議對已執行卡環改裝（POST SB 73-0221或73-0225）的燃油泵取消孔探，對于受SB 73-0225影響的燃油泵，改裝前繼續孔探；環氧樹脂為燃油濾端蓋溢出的粘合膠，廠家正在研究改進方案。

6 V2500發動機典型故障——FMU超速保護

FMU超速保護活門非指令性關閉事件曾多次發生，為發動機觸發超速保護導致FMU超速保護活門被液壓鎖鎖定在關閉位。該故障會導致燃油流量下降并限制在800PPH，且油門桿推力無法控制，此時因燃燒室壓力下降而出現發動機STALL警告并伴隨VSV機構信息。調查發現，FMU中超速保護活門電磁閥故障有可能是導致該問題的主要原因。廠家將發布改裝，增大超速保護活門電磁閥的電阻以提高觸發超速保護邏輯的電壓。

7總結

2020年中國民航在全球率先觸底反彈，未來國內民航仍將快速發展，機隊規模也會進一步擴大。在關注新型號發動機因運行初期設計制造原因導致的典型故障外，更應對主流運行發動機以及老舊型號發動機的故障進行持續跟蹤和改進。只有全方位的了解國內發動機運行和故障情況，不斷提高維修水平，才能保障中國民航繼續創造新的安全運行記錄。