■ 高亞鳳/北京飛機(jī)維修工程有限公司

0 問題的提出

隨著中國(guó)民航業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)民航機(jī)隊(duì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，伴隨飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量和使用時(shí)間的增加，設(shè)備老齡化問題日益嚴(yán)重，維修業(yè)務(wù)也不斷增長(zhǎng)，給維修單位帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。以RB211-535E4 發(fā)動(dòng)機(jī)為例，該型發(fā)動(dòng)機(jī)是羅羅公司上世紀(jì)80 年代研發(fā)的一款三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，服役時(shí)間已有40 年左右，隨著使用時(shí)間的逐漸增長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的故障也越來(lái)越多，近幾年經(jīng)常出現(xiàn)低壓渦輪二級(jí)轉(zhuǎn)葉（以下簡(jiǎn)稱LPT2 轉(zhuǎn)）前緣磨損（見圖1）。LPT2 轉(zhuǎn)磨損嚴(yán)重將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)LPT2 轉(zhuǎn)葉片斷裂，造成發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車，如2018 年羅羅公司的發(fā)動(dòng)機(jī)ESN31682 因LPT2 轉(zhuǎn)葉片斷裂導(dǎo)致空停。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)修理或試車后仍可能有LPT2 轉(zhuǎn)磨損情況發(fā)生。對(duì)2016—2021 年間Ameco 維修的該型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因LPT2 轉(zhuǎn)磨損排故的發(fā)動(dòng)機(jī)有5 臺(tái)，而試車后孔探檢查到LPT2 轉(zhuǎn)磨損返廠的發(fā)動(dòng)機(jī)仍有4 臺(tái)。

圖1 LPT2轉(zhuǎn)前緣葉根磨損

RB211-535E4 的EM 手冊(cè)中的大修檢查標(biāo)準(zhǔn)和孔探檢查標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 大修檢查和孔探檢查標(biāo)準(zhǔn)

因LPT2 轉(zhuǎn)磨損引起的發(fā)動(dòng)機(jī)空停不僅會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的安全造成很大威脅，試車后發(fā)現(xiàn)的LPT2 轉(zhuǎn)前緣葉根磨損必須返廠進(jìn)行修理。LPT2 轉(zhuǎn)磨損對(duì)下列方面會(huì)造成影響。

1）對(duì)周期的影響：發(fā)動(dòng)機(jī)返廠修理需拆下M51 單元體，拆下、檢查、修理或串用零件再裝配試車，極大地延長(zhǎng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的修理周期及交付周期，同時(shí)可能對(duì)客戶的換發(fā)計(jì)劃產(chǎn)生較大影響，從而影響MRO 的聲譽(yù)；

2）對(duì)人力的影響：發(fā)動(dòng)機(jī)返廠會(huì)打亂已安排好的進(jìn)廠計(jì)劃，需要抽調(diào)人力完成發(fā)動(dòng)機(jī)的返廠排故工作，也會(huì)影響到已排好計(jì)劃的發(fā)動(dòng)機(jī)周期；

3）對(duì)財(cái)力的影響：一片LPT2 轉(zhuǎn)的價(jià)格是6200 多美元，一整級(jí)是64 片，LPT2 轉(zhuǎn)整級(jí)葉片磨損超限將造成300多萬(wàn)元的損失；

4）對(duì)質(zhì)量的影響：將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)零件損傷，孔探結(jié)果超標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)返廠修理，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。

1 故障分析

按照手冊(cè)關(guān)于中渦、低渦軸向位置調(diào)節(jié)的相關(guān)內(nèi)容，與現(xiàn)有工卡進(jìn)行對(duì)比，核查手冊(cè)中的步驟、尺寸要求以及使用的工裝是否有不一致或遺漏，對(duì)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的分解和裝配過程進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)相關(guān)零部件的故檢嚴(yán)格把關(guān)。經(jīng)過多次實(shí)踐分析研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致LPT2 轉(zhuǎn)磨損的原因通常為轉(zhuǎn)子軸向位置前移或低壓渦輪2/3 級(jí)導(dǎo)葉外機(jī)匣（下稱LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣）LPT2 導(dǎo)安裝槽寬度超限，即低壓渦輪二級(jí)導(dǎo)葉（下稱LPT2 導(dǎo)）后移。本文將重點(diǎn)介紹LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣LPT2 導(dǎo)安裝槽寬度超限的解決方案。

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

LPT2 導(dǎo)固定方式：LPT2 導(dǎo)組件葉根通過LPT1-2 級(jí)級(jí)間空氣封嚴(yán)和LPT2級(jí)級(jí)間封嚴(yán)固定環(huán)固定，葉冠安裝到LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣的LPT2 導(dǎo)安裝槽上，并通過多個(gè)鎖條固定。

LPT2 轉(zhuǎn)固定方式：轉(zhuǎn)葉通過樅樹形結(jié)構(gòu)安裝到低渦二級(jí)盤上，徑向位移由盤固定，軸向通過鎖片固定。

LPT2 導(dǎo)組件軸向安裝位置位于LPT1 級(jí)轉(zhuǎn)葉和2 級(jí)轉(zhuǎn)葉之間，LPT2 導(dǎo)組件葉根懸空，葉冠位置由LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣固定。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，LPT2導(dǎo)葉根后緣與LPT2 轉(zhuǎn)葉根前緣的間隙小于安裝時(shí)的間距，如圖2 所示。

圖2 LPT2導(dǎo)和LPT2轉(zhuǎn)的安裝位置

1.2 故障原因分析

LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣不是壽命件，沒有使用時(shí)間和循環(huán)限制，但由于渦輪機(jī)匣工作環(huán)境惡劣，處于高溫高壓高振動(dòng)的環(huán)境下，使用時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)匣變形、磨損等問題發(fā)生。M051 單元體大修時(shí)，需要參照EM 手冊(cè)對(duì)LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣的LPT2 導(dǎo)安裝槽進(jìn)行檢查。安裝槽變形或磨損都有可能導(dǎo)致安裝槽與LPT2 導(dǎo)之間出現(xiàn)較大的間隙，使LPT2導(dǎo)葉冠發(fā)生徑向位移，造成葉根軸向位移變大。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，LPT2 導(dǎo)葉根后緣與LPT2 轉(zhuǎn)葉根前緣的間隙越來(lái)越小，當(dāng)磨損或變形到一定程度，即發(fā)生LPT2 導(dǎo)葉根后緣與LPT2 轉(zhuǎn)葉根前緣擦傷問題。

在車間分解單元體的檢查結(jié)果也符合以上分析。在分解LPT2 導(dǎo)組件之前，通過輕微晃動(dòng)LPT2 導(dǎo)葉根，在發(fā)生擦傷的導(dǎo)葉葉根處能感受到明顯的松動(dòng)（相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)方向?yàn)檩S向位移），在沒有發(fā)生擦傷的導(dǎo)葉處只有輕微的松動(dòng)或無(wú)晃動(dòng)。

依據(jù)EM 對(duì)LPT2 導(dǎo)安裝槽的檢查要求，安裝槽的寬度應(yīng)為3.00 ～3.16mm，且不允許超過以上標(biāo)準(zhǔn)。但由于EM 手冊(cè)中沒有給出測(cè)量安裝槽寬度所需的工裝和測(cè)量方法，使LPT2 導(dǎo)安裝槽的寬度測(cè)量工作執(zhí)行難度較大，即使使用現(xiàn)有的工具測(cè)量，準(zhǔn)確度也難以保證。

2 解決方案

為解決因LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣原因引起的LPT2 轉(zhuǎn)磨損問題，對(duì)進(jìn)廠大修的所有發(fā)動(dòng)機(jī)的LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查，專門研發(fā)了一套檢查測(cè)量LPT2 導(dǎo)安裝槽的工裝（見圖3）。對(duì)寬度超限的安裝槽進(jìn)行修理：首先按手冊(cè)要求，將寬度超限的安裝槽切除，然后進(jìn)行焊修，再檢查測(cè)量；如不符合手冊(cè)要求，重新進(jìn)行修理、測(cè)量等，直至安裝槽的寬度滿足手冊(cè)要求為止。

圖3 測(cè)量銷工裝

2.1 工裝的制定

經(jīng)過對(duì)零件測(cè)量位置特殊性的研究，以及對(duì)其他機(jī)型類似零件和工裝的研究和討論，制作了一套測(cè)量銷工裝（圓柱形帶手柄工裝，直徑分別為3.10mm、3.16mm 和3.20mm）， 可 在安裝槽的68 個(gè)等距位置進(jìn)行測(cè)量（見圖3）。工作者可以先使用直徑為3.20mm的塞尺繞圓弧形槽滑動(dòng)一周，以判斷槽的寬度是否大于3.20mm，并記錄大于3.20mm 的點(diǎn)位和數(shù)值；按同樣方法，使用3.16mm 的塞尺測(cè)量小于3.20mm位置，并記錄大于3.16mm 的點(diǎn)位和數(shù)值；按同樣方法，使用3.10mm 的塞尺測(cè)量小于3.16mm 位置，并記錄大于和小于3.10mm 的點(diǎn)位和數(shù)值。對(duì)68 個(gè)等距位置進(jìn)行測(cè)量和記錄：發(fā)動(dòng)機(jī)從后往前看按順時(shí)針方向記錄從孔探孔處的定位銷釘開始測(cè)量的68 個(gè)位置的測(cè)量值。定位銷釘對(duì)應(yīng)位置記為整數(shù)（如1、2、3），兩個(gè)定位銷釘中間位置記為小數(shù)（如1.5、2.5、3.5）。

2.2 工裝的使用

使用該測(cè)量銷工裝檢查L(zhǎng)P2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣LPT2 導(dǎo)安裝槽，能夠準(zhǔn)確判斷機(jī)匣安裝槽是否滿足手冊(cè)要求，對(duì)變形的機(jī)匣及時(shí)處理，確保LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣的尺寸符合手冊(cè)要求。該工裝使用后，未再出現(xiàn)試車后因LPT2 轉(zhuǎn)磨損而返廠的情況。

3 結(jié)論

隨著RB211-535E4 發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)間的增長(zhǎng)，零部件老齡化情況愈發(fā)嚴(yán)重，零部件變形等非常規(guī)損傷越來(lái)越多，嚴(yán)重困擾著維修單位和生產(chǎn)技術(shù)人員。維修單位需要不斷探索，積累維修和檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，靈活運(yùn)用各類方法，充分使用工裝設(shè)備，逐一突破各個(gè)問題。本文提出使用制作的工裝對(duì)LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣進(jìn)行檢查，并在發(fā)現(xiàn)變形后及時(shí)修理處理，解決了因LP2/3 導(dǎo)葉外機(jī)匣變形導(dǎo)致的LPT2 轉(zhuǎn)的磨損問題，排除了質(zhì)量隱患，減少了人力和財(cái)力的潛在損失。