2020年國內民航發(fā)動機運行情況及典型技術問題分析

王志立

2020年受新冠肺炎疫情影響，國內民航運輸量和運行時間均有一定幅度的下降，SDR（使用困難報告）事件和發(fā)動機空中停車事件的發(fā)生次數有所降低，SDR事件發(fā)生率和空停率基本保持穩(wěn)定。

1國內民航發(fā)動機機隊概況

截至2020年底，國內按CCAR-121部運行的在用發(fā)動機數量為8302臺，較2019年底增加了159臺，增長率僅為1.95%，近兩年由于波音737MAX停飛和新冠肺炎疫情影響導致發(fā)動機引進速度相應放緩。CFM56-7B、CFM56-5B和V2500三個型號發(fā)動機占比最高，分別為33.58%、19.56%和14.29%。機隊增量較大的為LEAP-1A發(fā)動機和PW1100G發(fā)動機，分別增長了118臺和69臺；機隊退出較多的為V2500發(fā)動機和CFM56-7B發(fā)動機，分別減少了32臺和25臺。

2020年度國內按CCAR-121部運行的發(fā)動機總使用時間為15，165，229小時，較2019年減少6，059，338小時，下降率為28.55%。

2020年底國內按CCAR-121部運行的發(fā)動機平均機齡為7.57年，比2019年增加0.69年。其中10年以下機齡比例為71.85%，10～20年機齡比例為26.20%，20年以上機齡比例為1.95%。30年以上機齡的發(fā)動機數量為20臺，最大機齡為一臺35.96年的RB211發(fā)動機。具體如圖1所示。

2 2020年國內民航發(fā)動機SDR情況

2020年SDR系統共收到使用困難報告3924份，其中機械類故障導致的SDR事件2629份；動力裝置相關SDR事件463份，占機械類SDR事件的17.61%。按發(fā)動機型號統計，SDR數量前三位的分別是CFM56-7B發(fā)動機（131份）、CFM56-5B發(fā)動機（85份）和V2500發(fā)動機（67份），如圖2所示。按ATA章節(jié)統計，動力裝置部分SDR數量前三位的分別是燃油/控制系統（122份）、啟動系統（75份）和發(fā)動機反推（60份），如圖3所示。

CFM56-7B發(fā)動機故障件主要集中在啟動機（P/N： 3505945-12、3505945-10）、液壓機械組件HMU（P/N：1853M56P16、442653）、點火激勵器（P/ N：10-631045-3、10-631045-2）、啟動活門（P/N： 3289630-2）和振動監(jiān)控組件AVM（P/N：241-298-002-015）。

CFM56-5B發(fā)動機故障件主要集中在液壓機組件HUM（P/N： 8061-536）、啟動機（P/N： 3505582-28）和發(fā)動機控制組件ECU（P/N： 2458M04P01）。

V2500發(fā)動機故障件主要集中在燃油計量組件FMU（P/N： 8061-639）、發(fā)動機電子控制組件EEC（P/N： 824972-11-024、824972-11-026）和發(fā)動機接口組件EIU（P/N： 3957985206）。

2020年動力裝置機械類SDR千時率為0.0305，各型號發(fā)動機SDR千時率中PW127發(fā)動機最高，是機隊平均值的5倍多；CFM56-3、CF6和RB211發(fā)動機因為老舊機型原因，SDR千時率較高；PW1100G發(fā)動機因為設計原因，SDR千時率也相對較高；運行時間前兩位的CFM56-7和CFM56-5發(fā)動機機械類SDR千時率均處于機隊平均水平以下，運行時間第三的V2500發(fā)動機機械類SDR千時率與機隊平均水平持平。如圖4所示。

3 2020年國內民航發(fā)動機空停情況

2020年按照CCAR-121部運行的發(fā)動機共發(fā)生空停事件8起，近十年空停千時率總體呈震蕩下降趨勢，逐漸穩(wěn)定于0.0005，與國際機隊相比仍維持在較低水平。如圖5所示。

非機械類原因造成2起空停，分別為CF34-10A發(fā)動機因機組觸碰到失去彈性保護的燃油控制開關導致意外關車和CFM56-7B發(fā)動機遭遇鳥擊。

機械原因造成4起空停，其中PW4000發(fā)動機3起，分別為可調靜子葉片作動器失效、3號軸承失效和HPC 6級轉子葉片斷裂導致；PW127J發(fā)動機1起，為APU引氣管路卡箍松動漏氣，溫度升高導致狀態(tài)桿和功率桿軟軸卡滯。

設計制造原因造成1起空停，為CFM56-7B發(fā)動機燃油濾粘合膠溢出導致HMU計量活門堵塞后燃油供給異常。

另外，事件最終原因仍在調查中的有1起空停，為V2500發(fā)動機空氣滑油冷卻器漏滑油導致。具體見表1。

4 PW1100G發(fā)動機典型故障

1）HPC緊軸裂紋

部分PW1100G發(fā)動機HPC緊軸在使用過程中出現疲勞裂紋，造成N2高振動和信號干擾。在地面EEC會限制油門導致推油門桿無響應；飛行期間雖不會限制油門響應，但會導致N2振動臺階式突變和持續(xù)高振動。該振動模式與PW1100G發(fā)動機此前發(fā)生的瞬態(tài)高振動有明顯區(qū)別，表現為飛行各階段均可能突發(fā)，且N2振動值超過5，此時ECAM會出現N2高振動警告，但其他參數正常，如果不收油門高振動現象不會自動消失，一般情況下可隨著N2轉速的降低而緩解。廠家發(fā)布SB 72-0145，在HPC緊軸螺紋處增加耐磨涂層；后續(xù)廠家發(fā)布SB 72-162，引入新構型的HPC前轂和緊軸。

2）ACC活門故障

PW1100G發(fā)動機因ACC活門卡阻導致出現系統失效警告，造成多起返航事件。調查發(fā)現，該故障可能與ACC活門裝配有關，廠家已發(fā)布新的ACC活門安裝程序，要求邊敲擊邊擰緊卡箍；另外，廠家對EEC軟件進行了更新，以屏蔽ACC活門故障觸發(fā)“ENG SYSTEM FAULT”警告的邏輯。

5 CFM56-7B發(fā)動機典型故障——HMU異物堵塞

CFM56-7B發(fā)動機因HMU異物堵塞導致多起SDR事件，調查發(fā)現非磁性材料FOD為木屑或環(huán)氧樹脂。廠家判斷木屑可能為執(zhí)行燃油泵孔探檢查時從外界進入燃油系統，建議對已執(zhí)行卡環(huán)改裝（POST SB 73-0221或73-0225）的燃油泵取消孔探，對于受SB 73-0225影響的燃油泵，改裝前繼續(xù)孔探；環(huán)氧樹脂為燃油濾端蓋溢出的粘合膠，廠家正在研究改進方案。

6 V2500發(fā)動機典型故障——FMU超速保護

FMU超速保護活門非指令性關閉事件曾多次發(fā)生，為發(fā)動機觸發(fā)超速保護導致FMU超速保護活門被液壓鎖鎖定在關閉位。該故障會導致燃油流量下降并限制在800PPH，且油門桿推力無法控制，此時因燃燒室壓力下降而出現發(fā)動機STALL警告并伴隨VSV機構信息。調查發(fā)現，FMU中超速保護活門電磁閥故障有可能是導致該問題的主要原因。廠家將發(fā)布改裝，增大超速保護活門電磁閥的電阻以提高觸發(fā)超速保護邏輯的電壓。

7總結

2020年中國民航在全球率先觸底反彈，未來國內民航仍將快速發(fā)展，機隊規(guī)模也會進一步擴大。在關注新型號發(fā)動機因運行初期設計制造原因導致的典型故障外，更應對主流運行發(fā)動機以及老舊型號發(fā)動機的故障進行持續(xù)跟蹤和改進。只有全方位的了解國內發(fā)動機運行和故障情況，不斷提高維修水平，才能保障中國民航繼續(xù)創(chuàng)造新的安全運行記錄。