對(duì)CFM56—3B故障的思考

隨著波音737-300服役時(shí)間的加長(zhǎng)，在翼的CFM56-3B發(fā)動(dòng)機(jī)故障頻率越來(lái)越高，如何采取有效的方法查明其故障或者縮小排故范圍是很有必要的。我們發(fā)現(xiàn)地面試車(chē)，采集相關(guān)的一些重要數(shù)據(jù)在排除故障時(shí)非常有用。本文以幾個(gè)實(shí)例來(lái)研究利用地面試車(chē)進(jìn)行故障診斷分析。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，包括MEC和PMC系統(tǒng)。MEC系統(tǒng)接收T2，CIT、CDP、CBP、VSV/VBV反饋鋼索N2 PLA PS12的信號(hào)。PMC也接收幾個(gè)不同的參數(shù)并且N2為PMC供電。其中這些參數(shù)又互相影響，所以單就某一故障現(xiàn)象理論的分析哪個(gè)部件有問(wèn)題是比較困難的，更何況往往在故障發(fā)生時(shí)伴隨著許多故障現(xiàn)象。然而應(yīng)用地面試車(chē)采集一系列自己想要的數(shù)據(jù)，從中我們就可以分析出哪個(gè)部件有故障或者說(shuō)至少哪個(gè)部件是好的。這樣勢(shì)必減少我們排故的時(shí)間，并且在試車(chē)過(guò)程中我們也可以對(duì)機(jī)組反映的故障現(xiàn)象有一個(gè)正確完整的認(rèn)識(shí)。

地面試車(chē)總的來(lái)說(shuō)分：慢車(chē)、部分功率、大車(chē)。

慢車(chē)轉(zhuǎn)速檢查主要用于檢查發(fā)動(dòng)機(jī)在低速狀態(tài)時(shí)，特別是涉及發(fā)動(dòng)機(jī)加速和起動(dòng)的問(wèn)題，同時(shí)用于判斷MEC的N2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)是否正常工作，檢查MEC的高，低慢車(chē)調(diào)節(jié)是否正確。由于該檢查N1轉(zhuǎn)速較低，因此不能用于檢查發(fā)動(dòng)機(jī)PMC系統(tǒng)的工作情況。

當(dāng)MEC與PMC同時(shí)工作時(shí)，二者相互影響，對(duì)確定故障根源增加了難度。在部分功率檢查時(shí)，通過(guò)PMC開(kāi)與關(guān)兩種條件下的測(cè)試，可有效隔離MEC系統(tǒng)和PMC系統(tǒng)的故障，有助于縮小故障范圍。將PMC關(guān)的N2值 測(cè)試值與維護(hù)手冊(cè)中獲得目標(biāo)N2值進(jìn)行比較，判斷部分功率調(diào)節(jié)和MEC的工作情況；同時(shí)將PMC開(kāi)的N1值與維護(hù)手冊(cè)中獲得的目標(biāo)N1值進(jìn)行比較，判斷PMC系統(tǒng)是否工作正常。在兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)N2或者N1一致的條件下，對(duì)比兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)N1/N2對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以確認(rèn)VBV與VSV的工作情況。如果部分功率檢查不能滿足兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)N2或者N1一致時(shí)，則可通過(guò)最大功率確認(rèn)檢查來(lái)完成。

最大功率確認(rèn)檢查是發(fā)動(dòng)機(jī)處于大轉(zhuǎn)速狀態(tài)下進(jìn)行的，其主要作用在兩方面：首先評(píng)估EGT裕度，適用于排氣溫度高的故障現(xiàn)象；其次，可使兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)獲得同一N1轉(zhuǎn)速下的N2值，評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)VBV和VSV的工作情況。

對(duì)于不同CFM-3B發(fā)動(dòng)機(jī)，在相同穩(wěn)定工作狀態(tài)下，N1/N2對(duì)應(yīng)關(guān)系相對(duì)較為固定，尤其是在大轉(zhuǎn)速下，如最大功率確認(rèn)檢查（MPA）或起飛狀態(tài)。但發(fā)動(dòng)機(jī)之間的新舊程度、控制系統(tǒng)的微小差異等因素也會(huì)影響到兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)N1/N2對(duì)應(yīng)關(guān)系，但由它們引起的不同發(fā)動(dòng)機(jī)N1/N2對(duì)應(yīng)關(guān)系的差異通常較?。∟1相同時(shí)，N2相差不超過(guò)1%；N2 相同是，N1相差不超過(guò)2%），而發(fā)動(dòng)機(jī)的可變幾何控制系統(tǒng)（VSV/VBV）故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)的工作不正常（油門(mén)桿錯(cuò)位、不能達(dá)到起飛功率、加速慢、失速等）時(shí)，左右發(fā)N1/N2的對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生很大的變化，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的N1/N2對(duì)應(yīng)關(guān)系差異就會(huì)很大。

因此，通過(guò)比較兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在N1或N2之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的可變幾何系統(tǒng)（VSV/VBV）的工作情況。在大轉(zhuǎn)速條件下，如果兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的N1/N2之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系相差較大，則說(shuō)明其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可變幾何控制系統(tǒng)故障，該故障可能是由于系統(tǒng)硬件（CIT、MEC/VBV反饋系統(tǒng)等）失效或調(diào)節(jié)器（MEC）校裝不當(dāng)造成。

在利用地面試車(chē)完成發(fā)動(dòng)機(jī)排故時(shí)，有時(shí)可能并不需要完成以上所有測(cè)試，究竟應(yīng)該選擇哪些測(cè)試應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障現(xiàn)象以及故障出現(xiàn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，需要經(jīng)過(guò)分析加以確定。

下面我們看個(gè)例子。

1發(fā)第一次起動(dòng)慢并失敗。第二次起動(dòng)成功但起動(dòng)還是慢，并且1發(fā)從慢車(chē)到起飛加速油門(mén)桿前傾。

分析：提到起動(dòng)慢加速慢，慢車(chē)試車(chē)是必須要做的。為了判斷MEC與PMC的好壞，部分功率也應(yīng)該列入計(jì)劃。如果在部分功率試車(chē)中不能比較N1K/N2K大車(chē)試車(chē)也應(yīng)歸入計(jì)劃中。

分析：

慢車(chē)時(shí)，1發(fā)N2偏低，接近臨近值，但在范圍之內(nèi)并且確實(shí)起動(dòng)慢。

部分功率：PMC OFF ，N2在范圍內(nèi)，MEC應(yīng)該工作正常，但N1不符。PMC ON，數(shù)據(jù)在范圍之內(nèi)，PMC工作也正常，N1K/N2K不符。

大功率試車(chē)相同的N1，N2之間的差別為1。8%，超過(guò)了1%，所以應(yīng)該是VSV/VBV系統(tǒng)的問(wèn)題。

對(duì)VSV進(jìn)行檢查，1發(fā)VSV 偏關(guān)，調(diào)節(jié)以后試車(chē)正常。

從這個(gè)例子我們可以看出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，工作參數(shù)發(fā)生偏離，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理，通過(guò)合理采用發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)方法，收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析其變化趨勢(shì)，可以快速隔離該發(fā)動(dòng)機(jī)故障，有助于節(jié)省排故工時(shí)，減少航材浪費(fèi)。

山東航空 工程技術(shù)公司 薛峰 2015年12月

作者簡(jiǎn)介：薛峰（1979-），男，機(jī)務(wù)，本科，研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)。