PW306C 發動機孔探設備卡滯分析及預防

■ 張健偉/中國民用航空飛行校驗中心

0 引言

PW306C 發動機是加拿大普惠公司于2001 年研制的雙轉子渦扇發動機，主要結構包括一級風扇、多級軸流式壓氣機、一級離心式壓氣機、環形燃燒室、兩級高壓渦輪和三級低壓渦輪，最大推力5770 磅，主要用于獎狀680 中型公務機上。孔探檢查是該型發動機的一種重要檢查方法，在不分解發動機的前提下，可以有效檢查發動機的核心區域，評估發動機的使用狀況和剩余可使用時間，并及時發現發動機內部損傷缺陷，避免嚴重后果。受孔探設備本身視角和視野范圍限制，加之發動機內部結構復雜，難以接近，孔探設備價格昂貴，使發動機孔探檢查具有較高的風險，稍有不慎容易造成重大損失。

1 孔探卡滯

發動機孔探卡滯主要是指孔探的鏡頭或光纖被發動機內的孔洞、結構縫隙等部位卡住無法取出。造成孔探卡滯的主要因素有發動機內部結構復雜、孔探穿繞距離長、孔探設備自身條件限制等，具體分析如下。

1.1 發動機內部結構復雜

PW306C 發動機渦輪葉片邊緣鋒利，孔探通道狹窄，燃燒室內壁和外壁密布大小不一的冷卻孔，燃燒室與高壓渦輪罩環間、導向葉片之間存在寬窄不一的接縫。孔探過程中，鏡頭和光纖均有可能進入這些冷卻孔或接縫中造成卡滯。

1.2 穿繞距離長

PW306C 發動機核心段的孔探檢查入口只有兩個，分別是位于發動機中部3 點鐘位置的點火嘴的安裝孔，以及位于低壓機匣3 點鐘位置的孔探口。對燃油噴嘴、燃燒室、各級渦輪靜子葉片的檢查均需穿繞360°，而對第一級和第三級渦輪轉子葉片的檢查均需穿過靜子葉片，如圖1 所示。

圖1 PW306C發動機孔探入口

1.3 孔探設備原因

PW306C 發動機的孔探檢查要求及內容如表1 所示。可以用于PW306C發動機的孔探設備的鏡頭和光纖直徑有4mm 和6mm 兩種規格，孔探儀本身視野和可視距離有限，可視角度約為150°，可視距離根據鏡頭焦距的不同在0.5 ～10cm 之間。在進行觀察和穿繞時，有時鏡頭觀察的方向與行進的方向無法保持一致，特別是側視鏡頭，行進方向與觀察方向成90°夾角，只能依靠對發動機內部結構的理解和鏡頭側面圖像來判斷鏡頭的位置和行進方向，導致鏡頭進入孔洞和縫隙而卡滯的風險極高。

表1 孔探檢查要求及內容

2 風險的預防和處理

我公司于2010 年引進了3 架獎狀680 飛機，目前運行時間已超過24000飛行小時，累計對PW306C 發動機進行了上百臺次的孔探檢查，積累了該型發動機豐富的孔探經驗。實踐表明，PW306C 發動機易出現卡滯的部位主要包括：燃燒室冷卻孔處、燃燒室與導向器的縫隙處、第一級渦輪靜子葉片與轉子葉片的間隙處，以及第二級渦輪轉子葉片和第三級靜子葉片穿繞檢查時。

2.1 燃燒室冷卻孔卡滯

燃燒室內筒和外筒上布滿大小不一的冷卻孔（見圖2），檢查燃油噴嘴和燃燒室時，均需沿燃燒室環繞一周。在穿繞過程中，4mm 和6mm 直徑的鏡頭均有可能落入冷卻孔中。由于鏡頭為剛性且有一定長度，而光纖為柔性，當孔與鏡頭直徑接近時，鏡頭插入一定深度后，會導致鏡頭卡滯無法取出。

圖2 燃燒室內環及外環冷卻孔

為避免鏡頭卡滯，孔探時應選用直視鏡頭，穿繞過程中應時刻保持視野與行進方向一致，以便觀察。此外，應采用先穿繞一周，再在抽回過程中不斷調整鏡頭方向的方法來完成檢查，鏡頭前進過程中應盡量避免調整鏡頭角度，防止鏡頭落入冷卻孔中。

2.2 燃燒室與導向器的縫隙

檢查第一級高壓渦輪靜子時，鏡頭需沿燃燒室外筒出口唇邊與導向器前緣形成的縫隙穿繞一周，縫隙的寬度略小于4mm，特別是鏡頭后部光纖的轉向部分直徑更小，也就更容易卡入縫隙。

為防止鏡頭卡滯，應避免使用4mm或以下直徑的鏡頭沿燃燒室外筒出口唇邊與導向器前緣之間的縫隙穿繞（見圖3）。如確需使用4mm 鏡頭時，應注意兩點：首先，在鏡頭行進過程中應始終保持鏡頭與縫隙上翹一定角度，防止鏡頭插入縫隙；其次，在鏡頭沿縫隙回抽過程中，鏡頭后部的轉向部分很容易卡進縫隙，當回抽過程中感覺到卡阻時，應調整鏡頭方向與縫隙垂直，然后再扭轉光纖，以鏡頭為支點將轉向部分從縫隙中帶出。

圖3 燃燒室出口與高壓渦輪的間隙

2.3 第一級渦輪靜子與轉子的間隙

如圖4 所示，第一級高壓渦輪靜子與轉子之間的縫隙約為6mm，當檢查第一級高壓靜子葉片后緣時，如果使用6mm 孔探鏡頭沿高壓渦輪靜子后緣穿繞，因鏡頭及光纖與間隙的尺寸接近，特別是回抽時光纖勒緊，摩擦力大大增加，靜子后緣與回抽方向相逆，光纖極易卡滯。

圖4 高壓渦輪靜子與轉子之間的間隙

為防止卡滯，可使用4mm 鏡頭沿第一級高壓渦輪靜子葉片后緣穿繞進行檢查。如果一定要使用6mm 鏡頭檢查第一級高壓渦輪靜子葉片后緣，應沿靜子葉片前緣穿繞，采取逐個穿過葉片的方式檢查葉片后緣。

3 卡滯預防

PW306C 發動機內部結構復雜，孔探設備一旦卡滯，輕則會造成飛機運行任務延誤，重則造成孔探設備損壞，甚至發動機送修的嚴重后果。為避免孔探檢查時發生卡滯，應從人員、設備以及卡滯的處理等方面采取預防措施（見表2）。

表2 卡滯的預防措施