V2500發(fā)動機LPC 2.5級放氣活門故障分析及維護處理

陳信衡 張倩

摘要：LPC 2.5級放氣活門是空客A320系列飛機所搭載的V2500發(fā)動機防止喘振的核心部件之一，本文站在航空公司航線維護角度，介紹2.5級放氣活門對發(fā)動機正常工作的重要性，分析故障原因，提供維護建議，快速排除故障，保證飛機的安全運行，提高航空公司運行效率。

Abstract： LPC 2.5 bleed valve is one of the core parts for airbus A320 aircraft with V2500 to prevent the surge. From the perspective of airline maintenance， this article introduces the importance of 2.5 bleed valve to engine normal operation， analyzes the cause of failure，takes steps to troubleshoot quickly，to ensure the safe operation of aircraft and improve operational efficiency.

關鍵詞：LPC 2.5級放氣活門;喘振;孔探

Key words： LPC 2.5 bleed valve;surge;borescope inspection

中圖分類號：V263.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）08-0111-04

0 ?引言

隨著航空業(yè)的發(fā)展，飛機已經(jīng)成為人們出行的首選方式，而安全和效率又是民航界追求的兩大目標，兩者相輔相成，缺一不可。伴隨科學技術的不斷提高與發(fā)展，應用在民用航空器上的先進技術越來越多，飛機由于自身設計產生的機械故障越來越少，可靠性不斷提高，而航空器營運人在日常運行當中，由于監(jiān)控不到位，處理不恰當而產生的人為因素故障越來越多，且大多是由于低級故障沒有得到及時處理，最終發(fā)展為單個系統(tǒng)失效，使飛機AOG停場或返航備降，給旅客及航空公司帶來不可估量的損失。

目前空客為高度電控化的A320系列飛機安裝有CFDS（故障集中顯示系統(tǒng)），同時提供AIRMAN遠程監(jiān)控系統(tǒng)，時時可以關注飛機的技術狀況。一旦飛機運行中各控制器自檢發(fā)現(xiàn)有不正?，F(xiàn)象發(fā)生，會根據(jù)故障嚴重程度，對飛機運行的影響，給出三類不同等級的故障信息，飛行員在空中參照FCOM完成規(guī)定操作，地面機務維修人員依據(jù)廠家提供的排故手冊，完成故障排除。廠家給出的排故手冊是維修的唯一依據(jù)，但在機隊日常運行的特殊環(huán)境下，為保障飛機高的利用率，飛機停場時間往往很短且波動性較大，那么結合實際維護經(jīng)驗，合理運用運行間隙的停場時間，又快又好地完成排故就顯得尤為重要了。

發(fā)動機被視為飛機心臟，其安全性與可靠性決定著飛機的正常運行，所以在機隊技術管理中，發(fā)動機一直都是重點關注的對象。下面，將介紹V2500發(fā)動機2.5級放氣活門，了解其對發(fā)動機正常運轉的重要性，并以其常見故障為例，在符合手冊要求的情況下，分享準確排故的處理方法與建議。

1 ?LPC 2.5級放氣活門介紹

LPC 2.5級放氣活門簡稱2.5級放氣活門，屬于V2500發(fā)動機空氣分系統(tǒng)下的壓氣機流量子系統(tǒng)核心部件之一，其作用：通過放掉壓氣機的部分氣流改變壓氣機葉輪進口處絕對速度的軸向分量大小來改變其相對速度的大小與方向，從而改變攻角，防止氣流在葉背處分離，極大降低壓氣機整個葉柵通道發(fā)生喘振的可能性。

喘振是氣流沿壓氣機軸線方向發(fā)生的低頻率，高振幅的振蕩現(xiàn)象，這種氣流振蕩是一種很大的激勵力來源，它會導致發(fā)動機機件的強烈機械振動和熱端超溫，并在短時間內造成機件的嚴重損壞，所以在任何狀態(tài)下都不允許壓氣機進入喘振區(qū)工作。當發(fā)生喘振時，發(fā)動機聲音由尖哨變?yōu)榈统粒駝蛹哟?，壓氣機出口總壓和流量大幅度波動，轉速不穩(wěn)定，推力突然下降并出現(xiàn)大幅度波動，排氣溫度升高，造成超溫，嚴重時，會發(fā)生放炮，氣流中斷而發(fā)生發(fā)動機熄火停車。因此，一旦發(fā)生上述現(xiàn)象應立即采取措施，使壓氣機退出喘振工作狀態(tài)[1]。

當發(fā)動機發(fā)生喘振，將帶來嚴重危害，而采用放氣活門設計就是現(xiàn)今主流的發(fā)動機防喘措施之一。

2.5級放氣活門組件主要由一個主作動器，一個從作動器，一個放氣環(huán)組成。兩個作動器置于放氣環(huán)兩側，安裝于風扇機匣上，發(fā)動機EEC（發(fā)動機電子控制器）根據(jù)發(fā)動機工況自動計算輸出控制信號，其主控主作動器，從作動器隨動，兩者均由FMU（燃油計量組件）提供伺服燃油驅動各自支撐搖臂伸出或縮回，從而使放氣環(huán)打開或關閉，放出壓氣機的氣流至外涵道，調節(jié)壓氣機的空氣流量，使氣流速度相對轉子葉片的攻角接近設計值，避免葉片失速，防止壓氣機喘振，提高其工作穩(wěn)定性與效率，系統(tǒng)原理參考圖1。

2 ?故障現(xiàn)象

東航截止目前共發(fā)生兩起由2.5級放氣活門組件機械機構磨損導致的非計劃性換發(fā)。

①2017年4月AIRMAN遠程監(jiān)控到B-6715飛機出現(xiàn)CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC1，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1（左發(fā)2.5級放氣活門作動器）故障信息，伴隨故障代碼：B25TK，分別參照TSM（排故手冊）更換左發(fā)EEC，放氣活門主作動器，F(xiàn)MU后故障消失，后續(xù)執(zhí)行航班，三天后故障再現(xiàn)，同時觸發(fā)ENG 1 COMPRESSOR VANE（左發(fā)壓氣機葉片故障）警告，飛機AOG停場排故，后續(xù)對左發(fā)2.5級放氣活門進行孔探檢查過程中，發(fā)現(xiàn)3號搖臂位置放氣環(huán)磨穿斷裂，后經(jīng)廠家確認立即換發(fā)。

②2018年3月B-6716飛機左發(fā)出現(xiàn)ENG 1 COMPRESSOR VANE（壓氣機葉片故障）警告，伴隨故障信息：CHA 2.5 BLDACT/HC/EEC1，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1，自檢故障代碼為：B25TK，排故更換放氣活門作動筒后，故障依舊，對左發(fā)2.5級放氣活門進行孔探檢查過程中，發(fā)現(xiàn)2.5級放氣環(huán)磨損，后經(jīng)廠家確認立即換發(fā)，參考圖2。

目前，航空公司都是分批次計劃性換發(fā)，而非計劃性換發(fā)，打亂了計劃性工作安排，帶來的工作量會成倍增加，需要臨時抽調專業(yè)技術人員，需要調配發(fā)動機備件，需要安排專用工裝設備，需要重新完成前期手冊準備，由此帶來的人力成本，采購成本，物流成本，時間成本都是成倍遞增的，其中還不包含完成更換后的試飛申請，飛機停場帶來的運行影響等等連鎖反應，所有非計劃性煥發(fā)是航空公司機務維修部門需要極力避免的。

3 ?故障分析與處理

當空客A320系列飛機出現(xiàn)CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC1，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1即2.5級放氣活門故障信息，同時自檢有B25TK故障代碼時，由該故障信息的嚴重程度分為三個不同級別，對應情況如表1。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)2.5放氣活門故障對飛機的放行有不同影響，隨著故障頻率的提高，故障等級也會隨之提升。當只有故障信息時，一般測試正常后，判斷為瞬時假故障，后續(xù)監(jiān)控;如果故障發(fā)生頻率增多，會觸發(fā)維護信息，說明故障確實存在，放氣活門性能下降，但可以保證最低工況，對整體安全性能沒有影響，為了保障飛機正常運行，可以依據(jù)MEL辦理保留，在合適的停場時機再排除故障;如果故障連續(xù)發(fā)生，一直存在，觸發(fā)警告信息，那么認為放氣活門已經(jīng)喪失其功能，必須立刻AOG停場，待故障完成排除后，才能重新投入運行。

依據(jù)該故障信息，查詢廠家TSM排故手冊，排故流程中文表述如下：

①孔探檢查2.5級放氣活門組件機械結構;

②孔探檢查放氣環(huán)封嚴;

③潤滑2.5級放氣活門機械結構;

④再次完成測試，若測試正常，該發(fā)動機可以繼續(xù)投入運行;

⑤若故障依舊，更換2.5級放氣活門主作動器;

⑥若故障依舊，更換EEC（發(fā)動機電子控制器）;

⑦若故障依舊，更換2.5級放氣活門從作動器;

⑧若故障依舊，更換FMU（燃油計量組件）;

⑨若故障依舊，更換燃油泵。

如上文所述，廠家建議首先檢查放氣活門的機械結構并潤滑。因放氣活門在發(fā)動機核心機內，無法目視檢查，該步驟就需要使用孔探檢查，基于孔探設備價格昂貴，專項人員培訓費用高，孔探工作又基本上只包含在定檢項目中，孔探人員都集中在基地站，所以針對航線沒有孔探人員這一情況，為了在最快時間內排除故障，航線維修人員在經(jīng)過工程師同意后往往會采取跳過孔探步驟，先完成后續(xù)相對簡單的換件工作，若測試正常，先恢復飛機運行，后續(xù)監(jiān)控使用。

同時，廠家排故手冊后續(xù)建議更換的EEC，作動器，F(xiàn)MU，燃油泵都屬于高價值周轉件，為了加快資金流轉，航空公司會以最低庫存量來保障航材供給，并且由總部統(tǒng)一調配，實際工作中，不是需要的部件都會在當?shù)赜袔齑?，所以工程師會結合本地庫存情況，下發(fā)先更換當?shù)赜袔齑鎮(zhèn)浼呐殴史桨浮?/p>

所以，以前采取的方式是：先更換當?shù)赜袔齑娴膫浼?，若故障排除，后續(xù)監(jiān)控;若故障依舊，調配其余備件進行更換，再視情安排孔探檢查。

參見第三節(jié)實際案例，上文所提排故思路，目前已造成了兩起非計劃性煥發(fā)，所以急需對現(xiàn)有排故思路進行優(yōu)化。

分析案例，發(fā)現(xiàn)故障根源在于部件機械結構發(fā)生了非正常磨損，該缺陷恰好在廠家建議首先執(zhí)行但由于實際操作有難度而跳步的孔探檢查放氣活門組件機械結構步驟中可以發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)故障代碼B25TK可知為Track-check故障，經(jīng)詢問廠家，回復該故障代碼代表：EEC探測到放氣活門作動器伸縮桿無法作動至指令位置或無法達到正常作動速度。結合實際案例結果，加上TSM排故過程中要求先潤滑放氣活門機械結構，以及放氣活門工作流程：EEC控制主作動器，由FMU提供伺服燃油作動，主、從作動筒通過作動桿驅動兩個支撐搖臂，搖臂控制放氣環(huán)，主作動筒再通過LVDT（線性位置傳感器）向EEC反饋位置信號。

分析得出該故障極大概率是機械結構發(fā)生非正常磨損或者放氣環(huán)沒有得到充分的潤滑而卡阻造成的，小概率是由于作動器本體故障，EEC控制信號故障或FMU供伺服燃油動力不足造成的，基本上判斷為機械故障而非電氣故障導致。

綜上所述，當遇到2.5級放氣活門故障信息時，需重點關注放氣環(huán)機械結構損傷，不可輕易跳過孔探步驟，及時通過調整飛機航班前往具備孔探條件的基地站或調配孔探人員前往需求地來完成孔探檢查。

東航工程部近期結合上文所述兩起案例，已發(fā)布工程通告《EB-2018-V250-75-201-R0關于LPC2.5級放氣作動器故障的維護和建議》，歸納出以下維護提示：

當出現(xiàn)CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC1 ， CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1（左發(fā)）或CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC2 ，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC2（右發(fā)）故障信息，且故障代碼為B25TK時，說明A和B通道檢測到Track-check故障，根據(jù)經(jīng)驗請關注放氣環(huán)與搖臂故障的可能，結合排故實際情況對放氣環(huán)搖臂處進行孔探檢查，尤其是3號和8號主、從作動搖臂位置，示意圖參見圖3[3]。

4 ?維護建議

高效和精準的排故思路，預防性的排故準備往往對保證機隊良好技術狀況起到事半功倍的效果。結合上文的放氣活門故障分析與處理，歸納出如下具體維護建議：

①出現(xiàn)S級故障信息時：

AIRMAN重點監(jiān)控該信息，航后及時完成測試;

調配計劃更換的備件，做預防性更換準備;

若故障信息出現(xiàn)兩次及以上，通知PPC調整后續(xù)航班前往基地站完成孔探檢查。

②出現(xiàn)2級故障信息時：

依據(jù)MEL辦理保留;

調配計劃更換的備件，首個航后完成部件更換;

立刻通知PPC調整后續(xù)航班前往基地站完成孔探檢查。

③出現(xiàn)1級故障信息：

飛機立刻AOG停場;

調配計劃更換的備件，先更換，若故障消除，立刻飛回基地站完成孔探檢查;若故障依舊，通知MCC調配孔探人員前往故障地。

④技術部編寫2.5級放氣環(huán)孔探檢查工卡，插入A檢工卡中，預防性定期檢查放氣環(huán)機械結構;

⑤技術部編寫2.5級放氣環(huán)潤滑工卡，插入A檢工卡中，定期潤滑放氣環(huán)，防止因機械結構卡阻，造成不可逆的機械磨損。

綜上，航空器營運人作為飛機持續(xù)性適航的主體責任人，掌握發(fā)動機高效的維護方法與科學診斷等關鍵技術是其保障安全運營，提高收益的基礎。

參考文獻：

[1]蔣陵平，等.燃氣渦輪發(fā)動機[M].二版.清華大學出版社.

[2]Airbus. Technical Training Manual.

[3]東方航空工程部 工程通告《EB-2018-V250-75-201-R0關于LPC2.5級放氣作動器故障的維護和建議》.