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        CFM56-3發(fā)動機轉(zhuǎn)子咬合的原因分析及處理措施

        2014-08-15 00:54:11郭建國王瑞玲
        科技視界 2014年27期
        關鍵詞:靜子機匣試車

        郭建國 王瑞玲

        (國航股份呼和浩特維修基地,內(nèi)蒙古 呼和浩特010070)

        CFM56-3系列發(fā)動機是CFMI(美國GE公司和法國SNECMA公司的合資組成的股份公司)生產(chǎn)的2萬磅推力級的軸流式、雙轉(zhuǎn)子、高函道比的渦輪風扇發(fā)動機。裝于波音737系列飛機和空中客車系列飛機。

        該型發(fā)動機從投入使用到現(xiàn)在,其良好的在翼性能和維護經(jīng)濟性受到了客戶的普遍認可,也正因該型發(fā)動機的上述優(yōu)點,目前多數(shù)發(fā)動機均進行了3次或3次以上的進廠大修或修理。我公司多數(shù)的CFM56-3發(fā)動機也進行了3次或3次以上進廠修理。但近一段時間我公司出現(xiàn)了兩次新大修出廠發(fā)動機重新裝機后,正常試車(相關參數(shù)均正常)后關車,次日或間隔6-8小時以上再次啟動發(fā)動機啟動不成功,地面人員檢查發(fā)現(xiàn)核心機轉(zhuǎn)子與級間封嚴出現(xiàn)了罕見的咬合現(xiàn)象,造成高壓轉(zhuǎn)子(N2)或低壓轉(zhuǎn)子(N1)無法轉(zhuǎn)動。并兩次因核心機咬合故障造成航班延誤或當日航班取消,給公司的正常航班營運和正點保障帶來了諸多不利。筆者查閱資料,發(fā)現(xiàn)其他用戶也有類似現(xiàn)象出現(xiàn),那么這種罕見的咬合現(xiàn)象為什么會發(fā)生呢?

        1 咬合的原因分析

        筆者分析認為隨著發(fā)動機在翼時間的延長,其核心機的性能會變得愈來愈差,諸多修理廠家為了保證出廠CFM56-3發(fā)動機的出廠性能和裕度,根據(jù)車間修理手冊(Engine Shop Manual)的標準,約從2002年開始在核心機級間封嚴,壓氣機出口封嚴(在燃燒室機匣上),前外封嚴,前內(nèi)導向器封嚴上應用了發(fā)動機區(qū)域間隙最優(yōu)化控制技術,即核心機整體匹配磨削加工(核心機小間隙封嚴)技術,將級間封嚴的間隙調(diào)到了ESM手冊的下限,以此保證出廠發(fā)動機裕度和性能,但這樣會出現(xiàn)當發(fā)動機裝機試車正常停車或由于發(fā)動機故障、試車臺等原因緊急停車后,因核心機與風扇機匣、渦輪機匣的膨脹程度不同,如果核心機的冷卻時間不夠,核心機冷卻得慢,機匣冷卻的快,加之核心機的高壓轉(zhuǎn)子或低壓轉(zhuǎn)子與封嚴的磨削間隙相對較小,此二因素共同造成了核心機轉(zhuǎn)子與機匣封嚴咬合的不正常現(xiàn)象。

        針對此現(xiàn)象,GE公司于1999年的機隊概要 (Fleet Highlights)也做了說明,且一些用戶也有類似故障反映。GE認為轉(zhuǎn)子咬合現(xiàn)象多發(fā)生在新發(fā)或大修發(fā)動機上,對于一些訓練機裝機發(fā)動機(小時間,大循環(huán))也會出現(xiàn)咬合現(xiàn)象。如果沒有出現(xiàn)高振動現(xiàn)象或磁堵檢查未發(fā)現(xiàn)金屬屑,則該咬合不會影響發(fā)動機的正常使用,也不會造成發(fā)動機硬件的損傷。

        2 如何避免或降低咬合風險

        鑒于咬合現(xiàn)象成因分析,結合航線維護的特點,筆者認為采取如下措施可避免或降低其發(fā)生。

        如果新發(fā)或大修發(fā)動機裝機正常試車時,試車人員密切監(jiān)控發(fā)動機參數(shù),避免隨著N2轉(zhuǎn)速的提高,振動值隨著增大。這將使級間封嚴蜂窩被嚴重磨損,從而降低了由小間隙空隙而提高的發(fā)動機性能。

        正常試車結束后,為了降低轉(zhuǎn)子和靜子的熱膨脹差異,同時使發(fā)動機重新起動時有一個好的狀態(tài)。讓該發(fā)在高慢車運轉(zhuǎn)5分鐘,低慢車狀態(tài)運轉(zhuǎn)5-10分鐘(至少5分鐘),讓核心機充分的冷卻,并在N2轉(zhuǎn)子完全停轉(zhuǎn)之前(大約1.3%N2)將發(fā)動機啟動電門置于“GND”位,連續(xù)執(zhí)行兩次干冷轉(zhuǎn)發(fā)動機工作,工作2分鐘,讓發(fā)動機核心機再次冷卻,確保與機匣冷卻同步,如時間允許,同時建議打開風扇包皮、反推包皮讓發(fā)動機自然冷卻30分鐘以上。

        如果發(fā)動機再次啟動距上次停車時間間隔小于8小時,啟動發(fā)動機時特別要小心,當發(fā)動機咬合或N2上升緩慢或不上升,必須馬上中止啟動發(fā)動機。

        如果因某種原因需要再次試車,確保第二次起動距上次停車時間大于1.5~2分鐘之間,且發(fā)動機EGT溫度不高于100度,否則需要再次冷轉(zhuǎn)發(fā)動機。

        3 咬合后的正確處理

        如果一旦遇到核心機轉(zhuǎn)子咬合現(xiàn)象,如果處理不當會造成如下后果:

        1)級間封嚴蜂窩會被磨得太深或轉(zhuǎn)子葉片葉尖卷邊、出現(xiàn)毛刺;

        2)起動時N2振動高的風險;

        3)造成起動機損壞;

        4)增加飛機的停場排故周期,降低飛機可用率。

        故而筆者建議,一旦出現(xiàn)核心機轉(zhuǎn)子咬合現(xiàn)象,針對不同咬合情況應采取相應的措施:

        1)低壓和高壓轉(zhuǎn)子咬合,且高壓轉(zhuǎn)子沒有被靜子包住,可自由轉(zhuǎn)動情況;

        處理措施:執(zhí)行干冷轉(zhuǎn)程序或通過手搖泵把住N2轉(zhuǎn)子,用手扳轉(zhuǎn)風扇;

        2)高壓轉(zhuǎn)子與靜子咬合

        處理措施:建議每隔15分鐘,通過手搖蓋板試著轉(zhuǎn)動核心機;

        3)低壓轉(zhuǎn)子與靜子咬合

        處理措施:如果不能用手扳轉(zhuǎn)風扇,建議執(zhí)行一次2分鐘干冷轉(zhuǎn),同時監(jiān)控風扇轉(zhuǎn)動情況。

        4 結語

        由于CFM56-3發(fā)動機的高、低壓轉(zhuǎn)子咬合現(xiàn)象較為少見,筆者也在實踐中不斷的摸索和總結,諸上不成熟的分析和建議希望為發(fā)動機的維護提供一些有益的幫助。

        [1]航空發(fā)動機設計手冊,第l5冊,控制及燃油控制系統(tǒng)[M].北京:航空工業(yè)出版社,2000.

        [2]CFM56-3LINEMAINTENANCETRAININGMANNUAL,GEAircraft Engines Customer Technical Education Center[Z].

        [3]CFM56-3 Advanced Engine System Training,Aero Engine Maintenance Training Center,Civil Aviation Flight University of China,Guanghan,Sichuan,China[Z].

        [4]ENGINE SHOP MANNUAL,CFMI CORPORATION,2009[Z].

        [5]Fleet Highlights,GE CORPORATION,1999[Z].

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