淺析V2500 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的360°穿繞檢查

■ 蘭海濤/四川航空股份有限公司

0 引言

燃燒室是航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要的熱部件之一，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和壽命在很大程度上取決于燃燒室的可靠性與有效程度，惡劣的工作環(huán)境也使其成為發(fā)動(dòng)機(jī)孔探工作中需重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。目前手冊(cè)要求孔探V2500 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室時(shí)，通過(guò)拆除所有的孔探堵頭來(lái)進(jìn)行檢查。這樣雖然能確保檢查的全面性，但筆者認(rèn)為在目前的孔探設(shè)備和技術(shù)支持下，拆除所有的孔探堵頭是不必要的。之所以手冊(cè)要求拆除所有的孔探堵頭來(lái)進(jìn)行檢查，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)廠(chǎng)家在制定手冊(cè)時(shí)使用的孔探設(shè)備是直桿鏡（剛性鏡），如今直桿鏡已然被工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡（柔性鏡）取代，但手冊(cè)在設(shè)備方面并沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的更新。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)家對(duì)于孔探設(shè)備認(rèn)知的提升，一些新型發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室已經(jīng)減少了孔探口的數(shù)量，如A320neo 飛機(jī)上選裝的GTF（PW1100）發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室上預(yù)留的孔探口，除A、B 點(diǎn)火電嘴外只有一個(gè)DIFF-1，并且廠(chǎng)家培訓(xùn)時(shí)也要求通過(guò)DIFF-1 孔探口對(duì)燃燒室進(jìn)行360°穿繞檢查。以此為契機(jī)，選取目前業(yè)內(nèi)主流的工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡GE Mentor Visual iQ（下文稱(chēng)G4）和OLYMPUS IPLEXNX（下文稱(chēng)NX），分別對(duì)V2500 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)行360°穿繞檢查嘗試，并對(duì)穿繞檢查的全過(guò)程進(jìn)行描述、記錄和分析。

1 V2500 燃燒室孔探口分布及穿繞嘗試

1.1 V2500 燃燒室孔探口分布

V2500燃燒室設(shè)有專(zhuān)用孔探口8個(gè)，分別是B1、B2、B3、B4、B5、B6 孔探口和兩個(gè)點(diǎn)火電嘴IP1 和IP2，手冊(cè)中孔探口編號(hào)及位置見(jiàn)圖1，實(shí)物見(jiàn)圖2。根據(jù)AMM 手冊(cè)（Revision Date：01-Feb-2022）要求，檢查V2500 燃燒室時(shí)需要拆卸所有的孔探堵頭。為此，分別通過(guò)B1、B3、B4、B5、B6 和IP1、IP2 嘗 試?yán)肎4 和NX 分別進(jìn)行360°穿繞，記錄相應(yīng)檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)視角圖、穿繞過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題以及嘗試解決問(wèn)題的方法（B2由于被ACAC遮擋，不易進(jìn)行360°穿繞，且因其緊鄰B1，故以B1 為例說(shuō)明）。

圖1 V2500發(fā)動(dòng)機(jī)孔探堵頭編號(hào)及分布示意圖

圖2 V2500發(fā)動(dòng)機(jī)孔探堵頭實(shí)物圖

1.2 各孔探口360°穿繞嘗試

利用G4 和NX 分別對(duì)上述孔探口進(jìn)行順時(shí)針360°和逆時(shí)針360°穿繞嘗試（文中的順時(shí)針、逆時(shí)針均指的是順航向，站在發(fā)動(dòng)機(jī)尾部朝前看），各孔探口360°穿繞結(jié)果記錄如圖3 所示。

由圖3 可以看出：

圖3 G4和NX 360°穿繞記錄

1）V2500 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室8 個(gè)孔探口均能實(shí)現(xiàn)360°穿繞，除B1 孔探口順時(shí)針、逆時(shí)針2 個(gè)方向都能完成360°穿繞外，其余孔探口均只能從一個(gè)方向進(jìn)行360°穿繞，即經(jīng)燃燒室頂部進(jìn)行穿繞。

2）除B1 孔探口外，兩臺(tái)設(shè)備6mm光纜向底部360°穿繞均未成功。為研究可行性，用8mm 光纜進(jìn)行嘗試。因目前公司沒(méi)有NX 的8mm 光纜，便利用G4 的8mm 光纜對(duì)除B1 外的其余孔探口進(jìn)行了底部360°穿繞嘗試，均未成功。究其原因，一是B3、B4、B5 逆時(shí)針穿繞/B6、IP1、IP2 順時(shí)針穿繞，開(kāi)始時(shí)利用光纜自重很容易實(shí)現(xiàn)，一旦越過(guò)6 點(diǎn)鐘位置到達(dá)約IP1 堵頭/B4、B5 附近后，光纜難以克服自身重力而出現(xiàn)軟軸及光纜的反方向掉落，阻礙光纜繼續(xù)實(shí)現(xiàn)360°穿繞；二是燃燒室空間相對(duì)寬裕，反向掉落的光纜與嘗試上行的光纜易形成堆疊，導(dǎo)致孔探人員較難維持光纜穿繞的前進(jìn)性和方向性。圖4 所示為失敗嘗試?yán)龍D，選取的是發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)B4 孔探口和右側(cè)IP1 點(diǎn)火電嘴。

圖4 B4和IP1穿繞時(shí)光纜堆疊位置

3）對(duì)B1 孔探口進(jìn)行順時(shí)針、逆時(shí)針360°穿繞嘗試時(shí)發(fā)現(xiàn)，用G4 的8mm和NX 的6mm 光纜均能完成360°穿繞，但G4 的6mm 光纜經(jīng)過(guò)多次嘗試無(wú)法完成逆時(shí)針360°穿繞，這可能與當(dāng)時(shí)光纜的硬度及軟軸部分的磨損程度有關(guān)，可能不具有普遍性，未來(lái)將在設(shè)備的光纜硬度及軟軸部分磨損程度發(fā)生變化時(shí)再進(jìn)行反復(fù)嘗試，不斷驗(yàn)證。

根據(jù)以上試驗(yàn)情況，對(duì)各孔探口360°穿繞結(jié)果進(jìn)行匯總，如表1 所示，?代表成功，?代表失敗。

表1 G4和NX的360°穿繞結(jié)果匯總

2 主要檢查對(duì)象的穿繞分析

V2500 燃燒室主要檢查的對(duì)象包括內(nèi)襯環(huán)（Inner liner segment），外襯環(huán)（Outer liner segment），噴嘴組件（Bulkhead Segment、Bulkhead deflector、Fuel Spray Nozzles）和高壓渦輪一級(jí)導(dǎo)向器（HPT stage 1 NGVs）等。下面對(duì)上述對(duì)象能否在360°穿繞下100%檢查到進(jìn)行分析。

2.1 內(nèi)襯環(huán)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，內(nèi)襯環(huán)在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋，視角例圖如圖5 所示。

圖5 燃燒室內(nèi)襯環(huán)檢查

2.2 外襯環(huán)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，外襯環(huán)在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋，視角例圖如6 所示。

圖6 燃燒室外襯環(huán)檢查

2.3 噴嘴組件

V2500 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室共有20 個(gè)燃油噴嘴，要全面檢查到噴嘴組件的3 個(gè)對(duì)象（Bulkhead Segment、Bulkhead deflector、Fuel Spray Nozzles），探頭應(yīng)盡量從正面檢查，否則極易漏檢。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，除B3 孔探口外，噴嘴組件在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋；B3 孔探口部分噴嘴視角太平，不滿(mǎn)足要求（見(jiàn)圖7）。

圖7 燃油噴嘴組件檢查

為了解決B3 孔探口檢查視角太平問(wèn)題，嘗試使用側(cè)視鏡頭進(jìn)行360°穿繞檢查。經(jīng)試驗(yàn)，測(cè)試鏡頭穿繞能完美解決B3 孔探口噴嘴視角過(guò)平問(wèn)題，但側(cè)視鏡頭360°穿繞對(duì)孔探人員的操作技能要求較高，卡阻風(fēng)險(xiǎn)較大，建議各航司充分評(píng)估后執(zhí)行。

2.4 高壓渦輪一級(jí)導(dǎo)向器

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，高壓渦輪一級(jí)導(dǎo)向器在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋，視角例圖如圖8 所示。

圖8 高壓渦輪一級(jí)導(dǎo)向器檢查

3 總結(jié)與注意事項(xiàng)

3.1 總結(jié)

通過(guò)對(duì)上述檢測(cè)對(duì)象的逐一試驗(yàn)與分析，認(rèn)為利用360°穿繞來(lái)檢查V2500 燃燒室是切實(shí)可行的，經(jīng)比對(duì)各設(shè)備穿繞過(guò)程與檢測(cè)圖像，得出以下結(jié)論：

1）本單位NX（6mm）在燃燒室360°穿繞性能上優(yōu)于G4（6mm）。

2）燃燒室上部孔探口相較于下部孔探口更容易實(shí)現(xiàn)360°穿繞，因此在實(shí)際工作中推薦選取相對(duì)更高的孔探口如B4、B5、B6 來(lái)進(jìn)行360°穿繞。

3）IP1 和IP2 兩個(gè)點(diǎn)火電嘴相較于其他孔探口存在著更高的拆裝風(fēng)險(xiǎn)（如拆除過(guò)程中固定底座松動(dòng)、點(diǎn)火電嘴靜電釋放），且涉及航材損耗和安裝后的系列測(cè)試，又因其檢測(cè)視角能被B6孔探口覆蓋，因此在實(shí)際工作中不推薦選取點(diǎn)火電嘴進(jìn)行360°穿繞。若孔探規(guī)范要求燃燒室進(jìn)行雙向360°穿繞覆蓋，推薦通過(guò)B6 孔探口完成逆時(shí)針覆蓋。

4）檢查內(nèi)襯環(huán)、外襯環(huán)、高壓渦輪一級(jí)導(dǎo)向器時(shí)，所有孔探口均能較好地滿(mǎn)足檢測(cè)要求。

5）對(duì)于噴嘴組件來(lái)說(shuō)，通過(guò)B3口用直視鏡頭進(jìn)行360°穿繞檢測(cè)時(shí)，有一部分噴嘴無(wú)法滿(mǎn)足正面檢查的要求。因此，對(duì)于B3 口，建議利用側(cè)視鏡頭進(jìn)行360°穿繞以滿(mǎn)足噴嘴的檢查要求。

3.2 注意事項(xiàng)

3.2.1 安全措施

開(kāi)始燃燒室穿繞檢查前，一定要確認(rèn)相關(guān)安全措施已實(shí)施，駕駛艙相關(guān)警告標(biāo)識(shí)已懸掛，鏡頭已安裝正確。

3.2.2 溫度

燃燒室360°穿繞會(huì)使鏡頭和光纜不可避免地接觸到內(nèi)外襯板、高壓渦輪導(dǎo)向器和燃油噴嘴等熱部件，燃燒室尚有余溫時(shí)，會(huì)使設(shè)備升溫明顯快于普通觀察，所以360°穿繞對(duì)于溫度的要求比普通觀察更嚴(yán)格。在360°穿繞過(guò)程中，大部分光纜需進(jìn)入燃燒室，致使孔探人員對(duì)溫度的控制裕度更低，這就要求孔探人員具有豐富的超溫識(shí)別經(jīng)驗(yàn)，不能等到設(shè)備報(bào)警后再外撤探頭。由于探頭撤離的時(shí)間長(zhǎng)于普通觀察，或許在探頭撤離過(guò)程中，高溫已經(jīng)對(duì)設(shè)備造成了不可逆的損害，因此建議進(jìn)行360°穿繞前一定要滿(mǎn)足相應(yīng)的溫度要求，給孔探人員應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)回溫、探頭卡阻等特殊情況留出操作的時(shí)間裕度，否則可能對(duì)孔探設(shè)備或發(fā)動(dòng)機(jī)造成不可挽回的損失。

3.2.3 探頭卡阻

1）燃燒室內(nèi)外襯板分布著大小不一的摻混孔，在穿繞的過(guò)程中探頭有可能滑落進(jìn)這些孔洞內(nèi)，造成探頭卡阻，甚至可能因探頭卡阻后無(wú)法取出而更換發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，穿繞過(guò)程中一定要觀察屏幕，要始終保持先觀察再推送的動(dòng)作要領(lǐng)，切不可僅憑操作人員的感覺(jué)或經(jīng)驗(yàn)盲目進(jìn)行穿圈。在探頭接近這些孔洞時(shí)應(yīng)及時(shí)利用導(dǎo)向遠(yuǎn)離易卡阻的孔洞。

2）在360°穿繞時(shí)，軟軸可能由于推拉或扭轉(zhuǎn)意外進(jìn)入高壓渦輪導(dǎo)向器（NGV），當(dāng)NGV 開(kāi)口角度與穿繞方向相反時(shí)，軟軸極易鉤在NGV 上形成卡阻。因此，穿繞過(guò)程中軟軸行進(jìn)至NGV 附近時(shí)，禁止使用蠻力推拉或扭轉(zhuǎn)光纜，防止探頭意外甩進(jìn)NGV。

3.2.4 高壓渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)

360°穿繞過(guò)程中，探頭極易接近NGV，當(dāng)NGV 開(kāi)口角度與穿繞方向一致時(shí)，探頭易穿過(guò)NGV 而接近高壓渦輪一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片，若操作不當(dāng)，探頭會(huì)直接穿過(guò)高壓渦輪一級(jí)轉(zhuǎn)子到達(dá)下一級(jí)渦輪導(dǎo)向器甚至下一級(jí)渦輪葉片。如果此時(shí)高壓渦輪葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)，而探頭意外接近或進(jìn)入葉片轉(zhuǎn)動(dòng)路徑中，就可能對(duì)孔探設(shè)備甚至是發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片造成巨大損害。因此，在進(jìn)行V2500 燃燒室360°穿繞檢查時(shí)，禁止同時(shí)孔探高壓轉(zhuǎn)子。

3.2.5 探頭/光纜的磨損

無(wú)論何種穿繞，都會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定程度的磨損。以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)可以減少或避免一些不必要的磨損。

1）利用先觀察再推送的動(dòng)作要領(lǐng)，觀察和利用導(dǎo)向，盡量避免鏡頭直接接觸觀察對(duì)象或穿繞路徑中的其他物體。

2）推送力度應(yīng)適中，在遇到光纜或鏡頭阻滯時(shí)，切勿使用蠻力硬性推拉或扭轉(zhuǎn)。

3）穿繞結(jié)束后應(yīng)及時(shí)檢查設(shè)備情況，按照保養(yǎng)手冊(cè)要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行擦拭和保養(yǎng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)較為明顯的磨損時(shí)，應(yīng)立即停止繼續(xù)使用該設(shè)備進(jìn)行穿繞檢查，以免對(duì)設(shè)備甚至是發(fā)動(dòng)機(jī)造成更大的損害。

3.2.6 人員的培訓(xùn)

應(yīng)對(duì)孔探人員進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)的穿繞培訓(xùn)，使每一位孔探人員都能熟練掌握各檢查部位的相關(guān)技術(shù)要領(lǐng)和相應(yīng)的危險(xiǎn)源情況，有效避免操作過(guò)程中出現(xiàn)人為失誤或錯(cuò)誤判斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今，360°穿繞檢查在業(yè)內(nèi)已成為V2500 燃燒室的主流檢查方式，只是各航司使用的孔探設(shè)備和選取的孔探口存在差異。本文通過(guò)使用主流設(shè)備G4 和NX，對(duì)各孔探口進(jìn)行穿繞實(shí)測(cè)并對(duì)相同檢測(cè)對(duì)象的圖像進(jìn)行對(duì)比，為360°穿繞檢查V2500 燃燒室的可行性提供了事實(shí)依據(jù)。

經(jīng)過(guò)近4 年實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證，該360°穿繞檢查V2500 燃燒室的方法不僅能夠滿(mǎn)足手冊(cè)對(duì)于燃燒室的檢查要求，還有效縮短了孔探檢查的工作時(shí)間，降低了孔探人員的工作強(qiáng)度，明顯節(jié)約了航耗材成本和維修人力。

近年來(lái)，隨著孔探技術(shù)和孔探設(shè)備的高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部穿繞的檢查項(xiàng)目越來(lái)越多。從早期V2500 的HPT 罩環(huán)和HPC6 轉(zhuǎn)子路徑涂層、CFM56 的HPT SHROUD、 湍 達(dá)700 的IPC8 級(jí)OGV 及HPC1 和2 級(jí)轉(zhuǎn)子路徑涂層，到如今的GTF 燃燒室、HPT2 NGV、HPC8 篦尺封嚴(yán)和湍達(dá)XWB IPT 隔熱罩等，不同發(fā)動(dòng)機(jī)不同的穿繞項(xiàng)目對(duì)孔探人員的技能水平不斷在提出更高的要求，孔探人員也在確保安全和檢測(cè)質(zhì)量的前提下，嘗試?yán)貌煌目滋皆O(shè)備、不同直徑的光纜、不同視角的鏡頭、不一樣的接近方法對(duì)孔探工作進(jìn)行改善和創(chuàng)新，不僅可以提高檢測(cè)質(zhì)量和工作效率，還不斷提升了孔探人員的專(zhuān)業(yè)技能水平，滿(mǎn)足新工作新要求。