CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)反推損傷及原因分析

張浩

摘要：反推作為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分在降落時(shí)起到減速的作用，對(duì)縮短降落距離有著顯著的效果，反推損傷將對(duì)飛行性能和飛行安全造成一定的影響，了解反推系統(tǒng)的原理、構(gòu)造和常見的損傷及其原因非常重要。本文結(jié)合波音公司相關(guān)技術(shù)文件與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)反推常見損傷并分析反推損傷產(chǎn)生的原因，便于工作者在實(shí)際工作中重點(diǎn)檢查常見損傷部位，快速找到損傷對(duì)應(yīng)的維修方法，有效完成工作。

關(guān)鍵詞：CFM56-7B；反推；損傷；原因分析

Keywords：CFM56-7B；thrust reverser；damage；cause analysis

1 CFM56-7B反推概述

1.1 反推作用

反推的作用是在飛機(jī)降落時(shí)給飛機(jī)提供反推力，縮短降落距離。CFM56-7B反推大約能縮短26%的降落距離。

1.2 反推原理

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，大量氣體（高溫燃?xì)饣蚩諝猓┮愿咚俣认蚝髧姵?，產(chǎn)生與飛機(jī)飛行方向一致的推力，推動(dòng)飛機(jī)克服空氣阻力飛行。反推裝置則是將氣體折向發(fā)動(dòng)機(jī)前方噴出，產(chǎn)生與飛機(jī)飛行方向相反的力即反推力。由于在飛機(jī)上很難做到，一般采用折流門擋住排氣流使其斜向前噴出，如圖1所示。折流后氣流與飛機(jī)軸線呈45°夾角，此時(shí)反推力相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)正推力的40%左右。

CFM56-7B反推系統(tǒng)使用液壓作動(dòng)筒移動(dòng)平移罩。每片反推有3根液壓作動(dòng)筒，最上一根為帶鎖作動(dòng)筒，下兩根為不帶鎖作動(dòng)筒，三根作動(dòng)筒通過兩根同步軸連接。反推關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣流直接通過外涵道經(jīng)尾噴噴出，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生正推力。平移罩展開過程中，三根作動(dòng)筒通過兩根同步軸同時(shí)推出平移罩移至格柵后面。折流門的連桿允許折流門轉(zhuǎn)動(dòng)到外涵道中，阻擋外涵道的氣流使其流到外面，于是產(chǎn)生反推力。整個(gè)過程中格柵不動(dòng)。

1.3 CFM56-7B反推結(jié)構(gòu)

CFM56-7B反推位于發(fā)動(dòng)機(jī)C包皮后，通過上梁與發(fā)動(dòng)機(jī)吊架連接。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)有左右兩片反推。

CFM56-7B反推是平移罩加格柵式的設(shè)計(jì)。每個(gè)反推（左右兩片）有2個(gè)平移罩，同時(shí)工作而彼此獨(dú)立。上梁的4 個(gè)鉸鏈將每片反推連接到發(fā)動(dòng)機(jī)吊架，反推底部通過6 個(gè)張力鎖扣將兩片反推連接在一起。每個(gè)反推所含部件如圖2所示。

2 CFM56-7B常見損傷及原因分析

2.1 損傷分類

CFM56-7B反推涉及專業(yè)廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損傷種類多，大體可分為結(jié)構(gòu)損傷、電氣損傷和液壓損傷。結(jié)構(gòu)損傷分為金屬結(jié)構(gòu)損傷和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷，電氣損傷一般為導(dǎo)線損傷、同步軸鎖損傷和電傳感器損傷，液壓損傷為液壓作動(dòng)筒損傷和液壓油管路損傷。

2.2 常見損傷

根據(jù)波音公司相關(guān)技術(shù)文件并結(jié)合實(shí)際工作總結(jié)，CFM56-7B反推有以下常見損傷（括號(hào)內(nèi)數(shù)值為損傷出現(xiàn)概率，基于對(duì)150臺(tái)CFM56-7B反推修理歷史數(shù)據(jù)的總結(jié)得出）：防火封嚴(yán)條老化（92%）；上梁防火板磨損（87%）；平移罩止動(dòng)座磨損（90%）；內(nèi)墻分層和熱損傷（90%）；后包皮點(diǎn)腐蝕（98%）；扭力盒防磨條磨損（92%）；上梁2號(hào)和3號(hào)防振座（鋁防振座）電導(dǎo)率超標(biāo)（95%）；平移罩輔助滑塊磨損（79%）；平移罩面板和消音板之間的支撐座拉釘松動(dòng)（71%）；阻流門減振支座有裂痕（53%）；傳感滾輪磨損（58%）；平移罩滑軌整流封嚴(yán)磨損（68%）；克魯格襟翼導(dǎo)流片磨損（87%）；隔熱毯裂紋（93%）；隔熱毯燒傷（50%）；隔熱毯密封膠脫落（98%）；左側(cè)鎖扣梁整流板鎖扣槽邊緣裂紋（63%）；左側(cè)鎖扣梁前部封嚴(yán)塊破損（88%）；阻流門連桿座上防磨塊丟失（52%）。

2.3 常見損傷原因分析

1）防火封嚴(yán)條老化。封嚴(yán)條為硅膠材質(zhì)，飛機(jī)飛行中反推部件附近溫度很高，著陸后反推溫度降低，反復(fù)的高低溫交替容易使封嚴(yán)條老化，同時(shí)，封嚴(yán)條因長(zhǎng)期處在高壓縮狀態(tài)和高溫下會(huì)逐漸失去彈性，更易老化。

2）上梁防火板磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)使反推平移罩前緣和上梁防火板發(fā)生摩擦，導(dǎo)致防火板磨損。

3）平移罩止動(dòng)孔座磨損。平移罩在打開和關(guān)閉過程中，格柵后支撐環(huán)上平移罩鎖銷托板螺帽與止動(dòng)孔座摩擦，同時(shí)平移罩在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)托板螺帽與止動(dòng)孔座一直處于接觸狀態(tài)，在振動(dòng)作用下托板螺帽與止動(dòng)孔座摩擦，導(dǎo)致止動(dòng)孔座磨損。

4）內(nèi)墻分層和熱損傷。內(nèi)墻為蜂窩夾心結(jié)構(gòu)，內(nèi)外蒙皮為碳纖維鋪層，蜂窩為非金屬蜂窩，飛機(jī)在飛行中反推部件附近溫度很高，內(nèi)墻長(zhǎng)期處在高溫環(huán)境且高溫氣體不能及時(shí)排出，使碳釬維鋪層之間或碳纖維與蜂窩芯之間的膠老化，導(dǎo)致內(nèi)墻出現(xiàn)脫膠和分層。碳釬維鋪層在長(zhǎng)期高溫作用下會(huì)變脆，導(dǎo)致內(nèi)墻熱損傷。

5）后包皮點(diǎn)腐蝕。后包皮為鋁合金板結(jié)構(gòu)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)吸入的氣體中有沙石破壞了后包皮的漆層和表面保護(hù)層，在潮濕的大氣下鋁合金會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕。

6）扭力盒上防磨條磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)使平移罩和扭力盒摩擦，導(dǎo)致扭力盒上防磨條磨損。

7）上梁2號(hào)和3號(hào)防振座電導(dǎo)率超標(biāo)。2號(hào)和3號(hào)防振座為鋁合金材料，當(dāng)鋁合金長(zhǎng)時(shí)間處于過高溫度環(huán)境中，其硬度和熱處理狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電導(dǎo)率變化。

8）平移罩上輔助滑塊磨損。當(dāng)平移罩開關(guān)過程中受力不均時(shí)（如平移罩打開作動(dòng)筒不同步或安裝不正確），輔助滑塊與滑軌的接觸面積會(huì)變小，使輔助滑塊局部受力過大，導(dǎo)致輔助滑塊磨損。鑒于輔助滑塊在滑軌內(nèi)均勻受力時(shí)不容易產(chǎn)生磨損，分析磨損原因可能是設(shè)計(jì)輔助滑塊時(shí)未考慮平移罩受力不均的情況。

9）平移罩面板和消音板之間的支撐座上拉釘松動(dòng)。支撐座為鋁合金材質(zhì)，拉釘頭為鋼材質(zhì)，如果拉釘松動(dòng)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在振動(dòng)作用下通常會(huì)導(dǎo)致支撐座上拉釘安裝孔的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可允許范圍。

10）阻流門減振支座有裂痕。減振支座為熱固性塑料材質(zhì)，高溫和低溫交替下會(huì)變脆，當(dāng)阻流門開關(guān)時(shí)阻流門撞擊減振支座導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

11）傳感滾輪磨損。平移罩開關(guān)使平移罩接進(jìn)傳感器接頂塊撞擊滾輪導(dǎo)致。

12）平移罩上滑軌整流封嚴(yán)塊磨損。平移罩開關(guān)時(shí)整流封嚴(yán)塊與上下梁摩擦導(dǎo)致。

13）克魯格襟翼導(dǎo)流片磨損。當(dāng)反推開關(guān)時(shí)克魯格襟翼導(dǎo)流片與前緣縫翼摩擦導(dǎo)致。

14）隔熱毯裂紋。反推在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣流進(jìn)入隔熱毯與內(nèi)墻之間將隔熱毯抬起，使隔熱毯與發(fā)動(dòng)機(jī)多個(gè)部件接觸，再加上振動(dòng)，導(dǎo)致隔熱毯裂紋。另外，高溫會(huì)使隔熱毯變脆，使裂紋更易產(chǎn)生。

15）隔熱毯燒傷。隔熱毯外表面為不銹鋼面板，外表面?zhèn)葹榘l(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)域，隔熱毯長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境中，導(dǎo)致隔熱毯燒傷。

3.1 對(duì)選材和連接方式的建議

由于發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域?yàn)楦邷馗哒駞^(qū)域，在反推設(shè)計(jì)制造時(shí)，在選材和連接方式等方面應(yīng)將此因素作為重點(diǎn)考慮因素。

1）高溫區(qū)域盡量使用鈦合金、鎳合金等耐高溫材料；

2）零部件連接方式盡量避免僅使用粘接（粘接膠長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境中容易老化而導(dǎo)致零部件松脫）；

3）零部件的連接盡量減少采用普通拉鉚釘緊固件；

4）發(fā)動(dòng)機(jī)附近為高振區(qū)域，應(yīng)盡量避免零部件之間因接觸而產(chǎn)生磨損；

5）對(duì)高溫區(qū)域可采用排除熱氣流或引入冷氣流的設(shè)計(jì)思想。

3.2 對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的建議

由于反推含有運(yùn)動(dòng)部件，零部件在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)因接觸、撞擊和摩擦而導(dǎo)致?lián)p傷和磨損，應(yīng)將此因素作為設(shè)計(jì)制造的重點(diǎn)考慮因素。

1）不影響功能的前提下，盡量避免零部件在移動(dòng)過程與其他零部件接觸；

2）采用模塊化設(shè)計(jì)，避免因局部磨損而更換整個(gè)部件。對(duì)磨損區(qū)域進(jìn)行局部加強(qiáng)，如噴涂碳化鎢或耐磨漆等涂層；

3）采用犧牲性設(shè)計(jì)，犧牲磨損的兩者中相對(duì)次要的結(jié)構(gòu)，如在滑軌封嚴(yán)和滑軌的磨損中犧牲封嚴(yán)；

4）采用在磨損兩者之間引入中間層的設(shè)計(jì)，使中間層磨損，達(dá)到保護(hù)零部件本體的目的，如增加防磨塊或防磨條；

5）對(duì)于面接觸的磨損區(qū)域，應(yīng)考慮因安裝誤差、零部件變形或重力等原因?qū)е陆佑|面變小的情況，盡量在設(shè)計(jì)制造層面避免。

3.3 對(duì)封嚴(yán)條的建議

由于在飛機(jī)運(yùn)行過程中反推內(nèi)外表面都有高速氣流通過，各部件接合處必須采取有效密封措施以防氣流泄露，特別是防止發(fā)動(dòng)機(jī)附近的熱氣流進(jìn)入反推內(nèi)部。目前最常見的密封方式是采用橡膠材質(zhì)的封嚴(yán)條密封，這類封嚴(yán)條最常見的損傷是老化（變硬、變脆和失去彈性）和磨損（高溫區(qū)域多為老化，非高溫區(qū)域多為磨損）。封嚴(yán)條的損傷是最常見的損傷之一，在設(shè)計(jì)封嚴(yán)條時(shí)也應(yīng)將老化和磨損作為考慮因素。

1）不影響功能的前提下，盡量使用陶瓷纖維等耐高溫能力更強(qiáng)的材料；

2）可采用彈簧封嚴(yán)等密封方式；

3）在封嚴(yán)外表面增加防磨層，如在封嚴(yán)外表包裹一層防磨纖維布；

4）設(shè)計(jì)時(shí)在密封區(qū)域預(yù)留間隙，避免封嚴(yán)條過度壓縮；

5）對(duì)局部高溫或局部磨損區(qū)域采用分離式設(shè)計(jì)。

4 結(jié)論

本文從CFM56-7B反推結(jié)構(gòu)和原理出發(fā)，結(jié)合實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)，介紹了CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)反推的常見損傷，對(duì)損傷原因進(jìn)行了分析，提出了反推設(shè)計(jì)制造的幾點(diǎn)建議。從CFM56-7B反推修理歷史數(shù)據(jù)中可知反推損傷重復(fù)概率極高，這些損傷大多與反推工作環(huán)境和設(shè)計(jì)有關(guān)，對(duì)其進(jìn)行深入分析有利于對(duì)維修工作的優(yōu)化管理和提高工作效率，更好地保證維修質(zhì)量和飛行安全，提高航空營(yíng)運(yùn)人的經(jīng)濟(jì)效益。

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