B737—300和B737—800飛機(jī)發(fā)動機(jī)水洗計(jì)劃優(yōu)化分析

張巍

摘 要：波音B737飛機(jī)發(fā)動機(jī)水洗主要是針對發(fā)動機(jī)內(nèi)涵道氣路進(jìn)行清洗。對于長時間工作在工業(yè)污染較重，城市建筑揚(yáng)塵較差的環(huán)境下，發(fā)動機(jī)水洗可以在一定的范圍內(nèi)保持發(fā)動機(jī)性能，延長發(fā)動機(jī)在翼使用時間，降低發(fā)動機(jī)使用維護(hù)成本。文章根據(jù)東航武漢公司波音737-300和737-800機(jī)型的發(fā)動機(jī)水洗數(shù)據(jù)，分析水洗對發(fā)動機(jī)幾個性能監(jiān)控參數(shù)影響。為了優(yōu)化水洗采取的一些措施。探討了3種水洗方案，結(jié)論為固定基本次數(shù)為最優(yōu)：每年固定一個基本次數(shù)，然后根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀況及運(yùn)行環(huán)境，適當(dāng)增加水洗次數(shù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)水洗；民航維修；東航武漢737機(jī)隊(duì)

中圖分類號：V231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0155-03

Abstract： The water washing of Boeing B737 aircraft engine is mainly aimed at cleaning the air path of the engine connotation. For long working time in the environment of heavy industrial pollution and poor dust emission in urban buildings， engine washing can maintain the engine performance in a certain range， prolong the service time of the engine in the wing， and reduce the maintenance cost of the engine. Based on the engine washing data of Boeing 737-300 and 737-800 of China Eastern Wuhan Company， this paper analyzes the influence of washing on several engine performance monitoring parameters. In order to optimize the washing， some measures are taken. Three kinds of washing schemes are discussed， and the conclusion is that the optimal basic times are fixed： one basic time per year， and then increase the washing times according to the condition of the engine and the running environment.

Keywords： engine washing； Civil Aviation maintenance； China Eastern Wuhan 737 Fleet

1 水洗對發(fā)動機(jī)影響的分析

1.1 水洗對發(fā)動機(jī)參數(shù)影響

主要對東航武漢機(jī)隊(duì)近三年的發(fā)動機(jī)水洗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，涉及兩個機(jī)型：波音737-300和737-800，數(shù)據(jù)來源GE發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)。

本文主要選取了發(fā)動機(jī)性能監(jiān)控方面的幾個參數(shù)來分析：發(fā)動機(jī)起飛排氣溫度裕度EGTM，巡航排氣溫度偏差EGT，巡航核心轉(zhuǎn)速偏差N2，巡航燃油流量偏差FF，巡航滑油溫度Oil T，巡航滑油壓力Oil P，巡航風(fēng)扇振動Fan Vibe和巡航核心振動Core Vibe。

本文將采用正態(tài)分布置信區(qū)間的方法來對水洗效果進(jìn)行評估。

737-300機(jī)型發(fā)動機(jī)，研究了88臺次水洗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析水洗前后數(shù)據(jù)變化。對于起飛EGTM：8次出現(xiàn)負(fù)值，80臺次為正值，正值的概率為90.9%，有效率比較高，水洗平均恢復(fù)EGTM的值為8.6，算出95%置信區(qū)間為7.2-10，說明發(fā)動機(jī)水洗是恢復(fù)EGTM的有效手段。對于巡航EGT：13次出現(xiàn)正值，75臺次為負(fù)值，負(fù)值的概率為85.2%，比例較高，平均降低了4.9度，算出95%置信區(qū)間為-6.1到-3.8，說明水洗降低了巡航時排氣溫度偏差EGT。對于巡航N2：數(shù)值從-0.4-0.1之間，負(fù)值出現(xiàn)68次，負(fù)值概率為77.3%，平均值為-0.12，算出95%置信區(qū)間為-0.14到-0.09，但所占比例很小，說明發(fā)動機(jī)水洗對巡航N2影響很小。對于巡航FF：出現(xiàn)50次負(fù)值，負(fù)值概率為56.8%，平均值為-0.19，算出95%置信區(qū)間為-0.27到-0.1，說明發(fā)動機(jī)水洗可以略微降低巡航時燃油流量偏差，可以節(jié)約燃油。對于巡航滑油壓力：變化量所占比例很小，統(tǒng)計(jì)出來的平均值為-0.01，算出95%置信區(qū)間為-0.17到0.16，水洗對滑油Oil P無影響。對于巡航滑油溫度：變化量所占比例很小，統(tǒng)計(jì)出來的平均值為-0.04，算出95%置信區(qū)間為-0.71到0.62，水洗對滑油Oil T無影響。對于巡航風(fēng)扇振動：變化百分比很小，統(tǒng)計(jì)的平均值為-0.02，算出95%置信區(qū)間為-0.05到0.01，水洗對巡航時振動Fan Vibe無影響。對于巡航核心振動：變化百分比很小，統(tǒng)計(jì)的平均值為0.003，算出95%置信區(qū)間為-0.009到0.156，水洗對巡航時Core Vibe無影響。

737-800機(jī)型發(fā)動機(jī)，研究了157臺次水洗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析水洗前后數(shù)據(jù)變化。對于起飛EGTM：1次出現(xiàn)負(fù)值，156臺次為正值，正值的概率為99.4%，水洗平均恢復(fù)EGTM的值為11.6，算出95%置信區(qū)間為10.8-12.5，說明發(fā)動機(jī)水洗是恢復(fù)起飛EGTM的有效手段。對于巡航EGT：大于等于0的次數(shù)33次出現(xiàn)，124臺次為負(fù)值，負(fù)值的概率為79%，平均為-3.8，算出95%置信區(qū)間為-4.5到-3.1，說明水洗降低了巡航時排氣溫度偏差EGT。對于巡航N2：數(shù)值從-0.4-0.2之間，負(fù)值出現(xiàn)109次，負(fù)值概率為69.4%，平均值為-0.1，算出95%置信區(qū)間為-0.13到-0.09，所占比例很小，說明水洗對發(fā)動機(jī)巡航時核心轉(zhuǎn)速偏差N2影響很小。對于巡航FF：出現(xiàn)117次負(fù)值，負(fù)值概率為76.5%，平均值為-0.25，算出95%置信區(qū)間為-0.35到-0.16，說明發(fā)動機(jī)水洗略微降低巡航時燃油流量偏差，可以節(jié)約燃油。對于巡航滑油壓力：滑油壓力變化的平均值為0.41，算出95%置信區(qū)間為-0.01到0.83，所占比例很小，水洗對滑油Oil P無影響。對于巡航滑油溫度：滑油溫度變化的平均值為-0.04，算出95%置信區(qū)間為-0.14到0.04，所占比例很小，水洗對滑油Oil P和Oil T無影響。對于巡航風(fēng)扇振動：變化百分比很小，平均值為-0.01，算出95%置信區(qū)間為-0.02到0，水洗對巡航時振動Fan Vibe無影響。對于巡航核心振動：變化百分比很小，平均值為-0.002，算出95%置信區(qū)間為-0.005到0.001，水洗對巡航時振動Core Vibe無影響。

737-300機(jī)型和737-800機(jī)型發(fā)動機(jī)水洗對各個參數(shù)影響一致，提高了起飛排氣溫度裕度，降低了巡航時的排氣溫度，降低巡航時燃油流量偏差，對發(fā)動機(jī)巡航時核心轉(zhuǎn)速偏差N2影響很小，對巡航時的滑油壓力和溫度沒有影響，對巡航的風(fēng)扇振動和核心振動無影響。

一般發(fā)動機(jī)性能衰退都會在EGT上表現(xiàn)出來。因此，起飛排氣溫度對發(fā)動機(jī)壽命影響是很大的，經(jīng)常通過發(fā)動機(jī)減推力起飛來降低起飛時的排氣溫度，這樣可以幫助延長發(fā)動機(jī)在翼時間，可以降低運(yùn)營成本。而與起飛排氣溫度聯(lián)系緊密的一個參數(shù)就是起飛排氣溫度裕度。在民航實(shí)際中，海平面起飛排氣溫度裕度有嚴(yán)格的定義，假設(shè)發(fā)動機(jī)在海平面，且平功率溫度條件下，在飛機(jī)正常引氣，讓發(fā)動機(jī)產(chǎn)生額定全推力的時侯的排氣溫度與排氣溫度紅線值的距離。通常起飛排氣溫度裕度高低反映了發(fā)動機(jī)性能的好壞。通常起飛EGTM反映了發(fā)動機(jī)性能的好壞。發(fā)動機(jī)水洗有效的恢復(fù)了起飛排氣溫度裕度，延長了發(fā)動機(jī)在翼時間。略微降低了巡航時燃油流量偏差，可以節(jié)約燃油。

1.2 間隔長短對水洗效果的影響

選取最重要的參數(shù)起飛EGTM來分析：

737-300機(jī)型：間隔超過4個月水洗裕度恢復(fù)平均值為10.1，算出95%置信區(qū)間為7.4-12.9；間隔3個月-4個月水洗裕度恢復(fù)平均值為8.3，算出95%置信區(qū)間為6.5-10.1；間隔2個月-3個月水洗裕度恢復(fù)平均值為2.2，除了一次水洗裕度恢復(fù)8.3外，其余3次水洗均裕度恢復(fù)小于3；間隔1個月-2個月裕度恢復(fù)平均值為-2.8，兩次水洗裕度恢復(fù)均為負(fù)值。間隔超過4個月裕度恢復(fù)略高于間隔3個月-4個月，明顯高于間隔2個月-3個月和間隔1個月-2個月。

737-800機(jī)型：間隔超過4個月水洗裕度恢復(fù)平均值為13.5，算出95%置信區(qū)間為12.4-14.6；間隔3個月-4個月水洗裕度恢復(fù)平均值為11，算出95%置信區(qū)間為9.4-12.5；間隔2個月-3個月水洗裕度恢復(fù)平均值為7.3，算出95%置信區(qū)間為6-8.6；間隔1個月-2個月水洗裕度恢復(fù)平均值為6.6，算出95%置信區(qū)間為5.2-8。間隔越長發(fā)動機(jī)水洗裕度恢復(fù)越好，間隔超過4個月裕度恢復(fù)略高于間隔3個月-4個月，明顯高于間隔2個月-3個月和間隔1個月-2個月。

兩種機(jī)型得出結(jié)論都是一樣的，時間間隔越長水洗效果越好，間隔3-4個月的與間隔4個月以上的相差不大，但明顯優(yōu)于間隔3個月以下的。在保證質(zhì)量的條件下盡可能多洗，選取間隔3個月-4個月來進(jìn)行水洗最優(yōu)，對應(yīng)就是一年洗3-4次。

2 發(fā)動機(jī)水洗計(jì)劃優(yōu)化的研究

2.1 發(fā)動機(jī)水洗優(yōu)化舉措

2.1.1 設(shè)備的改進(jìn)

采取特殊的工裝：J型鉤發(fā)動機(jī)清洗工具，裝卡在低壓壓氣機(jī)進(jìn)口，水流不經(jīng)過風(fēng)扇葉片，提高了效率，效果更好。比向風(fēng)扇噴水的水洗方法更容易控制，更有效。如果有條件的話使用EcoPower水洗設(shè)備則會使發(fā)動機(jī)水洗效果更好。

2.1.2 工藝的改進(jìn)

發(fā)動機(jī)水洗時沖洗3次。早期按水洗工卡的要求，水洗時只沖洗2次，發(fā)現(xiàn)水洗效果不理想，后來增加一次沖洗，發(fā)現(xiàn)水洗效果改善不少。

發(fā)動機(jī)用水改進(jìn)：早期用自來水，為了改善水洗效果，改用了純凈水。不能使用凈化的井水，井水中含有鹽分比重較高，清洗后會在葉片上留下難以清除的物質(zhì)。水洗水溫在85攝氏度以上時，效果更好。

2.1.3 人力資源優(yōu)化

多個部門互相溝通，安排好發(fā)動機(jī)水洗工作，對水洗效果進(jìn)行監(jiān)控，提出改進(jìn)建議。生產(chǎn)部門同技術(shù)部門負(fù)責(zé)制定發(fā)動機(jī)水洗計(jì)劃和時間表，定檢車間負(fù)責(zé)工裝，檢查水洗流程，現(xiàn)場實(shí)施水洗工作，發(fā)動機(jī)監(jiān)控部門負(fù)責(zé)水洗后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析水洗效果，反饋給技術(shù)部門和定檢車間。

2.1.4 減少水洗發(fā)動機(jī)引起的故障

水洗后的試車操作，水洗后的試車程序很重要，恰當(dāng)?shù)牟僮骺梢詼p少引起系統(tǒng)的故障出現(xiàn)的概率。特別是使用清洗劑水洗發(fā)動機(jī)時，操作得當(dāng)，可以減少空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)異味的可能，減少出現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)故障的可能性。實(shí)際操作中盡可能多的接通發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道熱防冰電門，然后接通發(fā)動機(jī)引氣電門，再接通飛機(jī)大翼熱防冰電門，用已啟動的發(fā)動機(jī)引氣來干冷轉(zhuǎn)另一臺發(fā)動機(jī)。原因在于發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)在進(jìn)氣道熱防冰系統(tǒng)的前面，先接通發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道熱防冰電門，可以避免泡沫或污物污染下游。完成上面的程序后就可以接通組件空調(diào)感受一下引氣系統(tǒng)有沒有異味。前面操作得當(dāng)，駕駛艙的異味就會很少。

2.2 對于裕度較低發(fā)動機(jī)的處理

當(dāng)發(fā)動機(jī)的使用時間過長以后，性能老化就會相當(dāng)嚴(yán)重，然后排氣超溫現(xiàn)象就有可能發(fā)生，特別是飛機(jī)在夏季起飛時候，排氣超溫的壓力就會更大，超溫故障越來越成為延長發(fā)動機(jī)的使用壽命、挖掘發(fā)動機(jī)的潛力的一個瓶頸。因?yàn)殡S著使用時間的增加，發(fā)動機(jī)本身的老化，是不可避免的。當(dāng)一臺發(fā)動機(jī)裕度較低時，也就是面臨快換發(fā)的時候，裕度低到一定程度就導(dǎo)致起飛EGT超溫，通常采取的辦法就是加強(qiáng)發(fā)動機(jī)水洗，盡量恢復(fù)EGTM，從而延長發(fā)動機(jī)的在翼時間，降低發(fā)動機(jī)的使用維護(hù)成本。

2.3 三種發(fā)動機(jī)水洗安排方法優(yōu)劣的比較（如表1）

2.3.1 固定間隔的水洗安排

以固定間隔來進(jìn)行水洗。方便維修計(jì)劃，安排工作，定期進(jìn)行?？梢远及才旁诙z中執(zhí)行。不足之處在于不夠靈活，不利于調(diào)整計(jì)劃，沒有考慮天氣的因素。當(dāng)水洗的時候，天氣不好，特別是寒冷的冬季，不利于水洗，可能被迫取消或推遲水洗。

2.3.2 固定次數(shù)的水洗安排

以固定次數(shù)來進(jìn)行水洗?？紤]了天氣的因素，便于水洗計(jì)劃的調(diào)整，可以根據(jù)航班計(jì)劃進(jìn)行靈活調(diào)整，便于水洗工作的實(shí)施。不足之處在于沒有考慮發(fā)動機(jī)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)際情況，那就需要適當(dāng)?shù)脑黾铀创螖?shù)。

2.3.3 固定基本次數(shù)的水洗安排

每年固定一個基本次數(shù)，然后根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)際情況，適當(dāng)增加水洗次數(shù)。即考慮了天氣的因素，可以靈活安排，便于水洗計(jì)劃的調(diào)整，方便水洗工作的實(shí)施。又考慮了發(fā)動機(jī)的運(yùn)行環(huán)境和實(shí)際情況。而針對裕度快降到警戒值的發(fā)動機(jī)適當(dāng)增加一次水洗，以盡量延長其在翼時間。

2.3.4 三種水洗安排的比較與分析

三種方法的比較：固定次數(shù)的方法優(yōu)于固定間隔的方法，固定基本次數(shù)的方法優(yōu)于固定次數(shù)的方法。固定基本次數(shù)的方法優(yōu)于固定間隔方法。

2.3.5 基于固定基本次數(shù)的優(yōu)化分析

前面分析得到間隔3-4個月的與間隔4個月以上的相差不大，但明顯優(yōu)于間隔3個月以下的。取水洗間隔3-4個月將最優(yōu)。水洗計(jì)劃，固定基本次數(shù)，一年洗三次，不固定日期，機(jī)隊(duì)整體計(jì)劃：春天天氣變暖之后進(jìn)行一次水洗；八九月份是航空公司旺季，航班會安排的比較密集，夏天旺季之前進(jìn)行一次水洗；過冬之前進(jìn)行一次水洗，冬天天氣寒冷，不利于水洗工作安排實(shí)施。而針對裕度快降到警戒值的發(fā)動機(jī)適當(dāng)增加水洗次數(shù)，保證安全，并盡量延長其在翼時間。

3 結(jié)束語

發(fā)動機(jī)水洗對發(fā)動機(jī)監(jiān)控性能參數(shù)的影響：有效的恢復(fù)了起飛排氣溫度EGT裕度，降低了巡航排氣溫度偏差EGT，略微降低巡航時燃油流量偏差FF，對巡航N2影響很小，對巡航滑油Oil P和Oil T無影響，對巡航振動Fan Vibe和 Core Vibe無影響。發(fā)動機(jī)水洗對發(fā)動機(jī)EGTM影響最大。

水洗時間間隔越長EGTM恢復(fù)的越好，間隔超過4個月裕度恢復(fù)情況與間隔3個月-4個月相當(dāng)，明顯高于間隔2個月-3個月和間隔1個月-2個月。選擇3-4個月的水洗間隔來進(jìn)行水洗效果最好。固定基本次數(shù)的水洗方案是最優(yōu)化的水洗方案，即考慮了維修方案的要求，又考慮公司的發(fā)動機(jī)的運(yùn)行環(huán)境和實(shí)際情況。通過改進(jìn)水洗設(shè)備、工藝，合理安排人力資源來優(yōu)化水洗。

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