波音737NG 飛機(jī)發(fā)動機(jī)滑油濾旁通燈亮事件分析

■ 梁文堅/東海航空有限公司

1 背景

波音737NG 飛機(jī)在飛行中出現(xiàn)發(fā)動 機(jī)OIL FILTER BYPASS 警 戒 燈，表明滑油濾污染將導(dǎo)致滑油旁通油濾堵塞，機(jī)組可執(zhí)行快速檢查單（Quick Reference Handbook）操作；如果滑油濾旁通警戒燈仍亮，應(yīng)執(zhí)行“發(fā)動機(jī)失效/關(guān)車”檢查單。參考AC-395-AS-01《民用航空器征候等級劃分辦法》，飛行中出現(xiàn)任意一臺發(fā)動機(jī)停車/失效或需要關(guān)車的情況，屬于運輸航空一般征候[1]，事件的嚴(yán)重程度不言而喻。因此，無論從安全性還是經(jīng)濟(jì)性方面考慮，加強(qiáng)航空公司發(fā)動機(jī)管理都是當(dāng)務(wù)之急。

2 系統(tǒng)介紹

CFM56-7B 發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)用于發(fā)動機(jī)軸承和齒輪等附件的潤滑、清潔和冷卻。發(fā)動機(jī)滑油從滑油箱經(jīng)過防滲漏活門進(jìn)入潤滑組件，通過潤滑組件供油泵增壓滑油，經(jīng)過供油濾到達(dá)發(fā)動機(jī)前集油槽、后集油槽、附件齒輪箱等位置，對軸承和齒輪進(jìn)行潤滑和冷卻。潤滑組件回油泵抽回各自腔體中的滑油，滑油通過磁堵探測器、回油泵、回油濾、伺服燃油加熱器和主滑油燃油熱交換器回到滑油箱，如圖1 所示[2]。

圖1 CFM56-713發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)

3 主要部件

3.1 滑油回油濾

滑油回油濾安裝在發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)的回油路上，用于過濾發(fā)動機(jī)工作時產(chǎn)生的金屬碎屑、雜質(zhì)、污染物等，防止滑油系統(tǒng)受污染而造成發(fā)動機(jī)損壞。隨著發(fā)動機(jī)使用時間的增加，產(chǎn)生的碎屑在滑油濾芯上積聚，造成不同程度的堵塞，導(dǎo)致滑油濾進(jìn)出口壓差逐漸加大[3]。

3.2 堵塞傳感器

滑油回油濾上安裝了堵塞傳感器，又稱滑油回油濾壓差電門（OFDPS），包含電門裝置和磁鐵裝置，感受滑油回油濾進(jìn)出口間的壓力差，用于監(jiān)控油濾堵塞情況。若回油濾堵塞，傳感器（壓差電門）向電子發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)（EEC）傳送堵塞信號，并通過顯示電子組件（DEU）在上部顯示組件（DU）的主要發(fā)動機(jī)顯示位置顯示OIL FILTER BYPASS 信息。

1）電門正常不旁通狀態(tài)：正常情況下（油濾未被堵塞），磁鐵由彈簧力保持在靠近電門裝置的位置。內(nèi)部電門狀態(tài)為釘1 和釘2 導(dǎo)通，釘2 和釘3 斷開。

2）電門旁通狀態(tài)：當(dāng)滑油回油濾被污染物堵塞，進(jìn)出口壓力差大于一定數(shù)值（31.2psi）后，液壓力克服彈簧力使磁鐵的電門觸點輸出狀態(tài)發(fā)生變化，釘1 和釘2 斷開，釘2 和釘3 導(dǎo)通，如圖2 所示。由此，給EEC 一個接地信號，EEC 通過DEU 到駕駛艙點亮滑油濾旁通燈。EEC 的AB 通道共用一個壓差電門，AB 通道的SW1 都與壓差電門的1號釘連接，AB 通道的SW2 都與壓差電門的3 號釘連接，在駕駛艙使用MCDU通過EEC 的輸入監(jiān)控頁面滑油系統(tǒng)，可查看油濾旁通狀態(tài)和電門狀態(tài)信息。

圖2 滑油濾壓差電門[4]

3）壓差電門不正常狀態(tài)，有以下三種情況。

a.電門都位于接地位，即釘2 與釘1、釘3 都導(dǎo)通，AB 通道的SW1 和SW2 都顯示CLOSED 狀態(tài)，EEC 判斷壓差電門失效，觸發(fā)電門不一致的代碼為79-X112Y（X=A/B 通道，Y=1 號或2 號發(fā)動機(jī)），在地面滑油濾旁通燈被點亮。

b.電門位于中間位置，即釘2 與釘1、釘3 都不導(dǎo)通，AB 通道的SW1 和SW2 都顯示OPEN 狀態(tài)，EEC 判斷壓差電門失效。由于壓差電門的可靠性不高，容易產(chǎn)生虛假信號。為減少誤報警，EEC 軟件升級到7.B.W2 版本。該版本不再監(jiān)控兩個電門都在OPEN 狀態(tài)的失效模式，即EEC 既不監(jiān)控也不產(chǎn)生代碼，且不會觸發(fā)滑油濾旁通燈。

c.油濾未被堵塞的情況下，釘1 和釘2 斷開、釘2 和釘3 導(dǎo)通，假信號會點亮滑油濾旁通燈。EEC 全程監(jiān)控壓差電門的狀態(tài)。當(dāng)壓差電門在旁通位，只要發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)，無論在空中還是在地面，滑油濾旁通燈都會亮；當(dāng)電門不一致時（EEC 軟件版本為7.B.W2 之后的只監(jiān)控CLOSED/CLOSED 不一致狀態(tài)），滑油濾旁通燈只在地面才會點亮，空中不會亮。壓差電門的監(jiān)控邏輯如表1 所示。

表1 壓差電門的監(jiān)控邏輯

4 部件可靠性分析

4.1 滑油濾

在波音737NG 維修方案中，滑油供油濾和回油濾的定期更換間隔是7500FH[5]。同時，滑油濾旁通燈亮排故時，故障隔離手冊中有相應(yīng)步驟要求維護(hù)人員對拆下的滑油供油濾和回油濾進(jìn)行檢查。目視檢查油濾均無明顯雜質(zhì)時，維護(hù)人員仍會更換為新的油濾。

D 航司在2021 年底發(fā)生了一起左發(fā)滑油濾旁通燈亮導(dǎo)致空停備降事件，拆下的滑油回油濾送檢分析后收集到38.16mg 碎屑。2022 年底發(fā)生了一起雙發(fā)起動后右發(fā)滑油濾旁通燈亮事件，拆下的滑油回油濾和供油濾均送檢，從滑油回油濾中收集到290.15mg 以碳粉為主的非磁性碎屑和0.43mg 磁性碎屑，從滑油供油濾中收集到類似成分的非磁性碎屑137.43mg 和磁性碎屑0.23mg，該回油濾在役使用時間為5000FH，而另一個發(fā)動機(jī)使用時間和油濾使用時間與之接近的回油濾的送檢結(jié)果為非磁性碎屑11.47mg、磁性碎屑0.23mg。

發(fā)動機(jī)廠家分析得出結(jié)論：滑油回油濾中的碳粉碎屑可能來源于滑油的結(jié)焦。國內(nèi)同類機(jī)型的發(fā)動機(jī)也有相同案例。中央通氣管后部封圈破損，后集油槽滑油進(jìn)入低壓軸內(nèi)，滑油受高溫烘烤形成油泥，同時向前推進(jìn)，通過通氣管前部破損封圈進(jìn)入前集油槽，最后隨回油路到達(dá)回油濾。

4.2 堵塞傳感器（壓差電門）

CFM56-7B 發(fā)動機(jī)滑油濾壓差電門有兩種構(gòu)型，分別是QA07656ISS1 和QA07656ISS2。電門相關(guān)廠家發(fā)布4 份服務(wù)通告，如下：

1）SB79-0035 CAT5：2012/9 ～2013/3 生產(chǎn)的件號為QA07656ISS1 的OFDPS，懷疑內(nèi)部微動電門可靠性差，容易產(chǎn)生假警告，建議使用新的S1 電門替換受影響的S1 電門；

2）SB79-0035R1 CAT5：不再建議執(zhí)行R0 版的OFDPS 更換措施；

3）SB79-0037 CAT7：介紹件號為QA07656ISS2 按使用新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的電門，改進(jìn)可靠性，減少低時失效；

4）SB73-0219 CAT2： 介 紹 新 版本EEC 軟件7.B.W2，該版軟件其中一項改進(jìn)是取消對OFDPS 內(nèi)部微動電門OPEN-OPEN 不一致狀態(tài)的監(jiān)控。

截至2021 年底，這兩種構(gòu)型的壓差電門國內(nèi)航空公司均有安裝。新構(gòu)型滑油濾壓差電門QA07656ISS2 由CFM56-7B SB79-0037 于2015 年 底 引入，使用新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，改進(jìn)了可靠性，減少了早期失效。2019—2021 年，世界機(jī)隊范圍內(nèi)發(fā)生5 起可能性極大的壓差電門故障，導(dǎo)致滑油濾旁通燈亮機(jī)組空中關(guān)車事件。發(fā)動機(jī)廠家對兩種構(gòu)型返廠送修的壓差電門進(jìn)行X 射線分析，發(fā)現(xiàn)1 號釘和2 號釘之間在低電壓操作時容易失去連續(xù)性（Not clogged 位）。但由于航材運輸過程中受到溫度的變化或曾經(jīng)被拍打過等因素影響，以及個別航材檢測時故障未能再現(xiàn)，加之目前QA07656ISS2 投入使用時間較短，因此發(fā)動機(jī)廠家暫未給出新構(gòu)型的滑油濾壓差電門比舊構(gòu)型可靠的定論。

5 推薦措施

D 航司在經(jīng)歷2021 年底的滑油濾旁通燈亮空停備降事件后，工程技術(shù)部門通過排故流程和油濾送檢結(jié)果，結(jié)合發(fā)動機(jī)廠家的技術(shù)回顧進(jìn)行分析，排除了滑油系統(tǒng)真實污染導(dǎo)致油濾旁通的可能，最終下發(fā)普查單，普查機(jī)隊壓差電門狀態(tài)，同時修改日檢工卡，要求維護(hù)人員在每日航后通過MCDU 檢查滑油濾壓差電門狀態(tài)。經(jīng)過一年努力，預(yù)防更換件號為SS1 電門1 起，發(fā)現(xiàn)并更換OPEN-OPEN 位不一致電門5 起（3起為SS1 電門，2 起為SS2 電門），故障更換6 起（5 起為SS1 電門，1 起為SS2 電門）。

D 航司工程技術(shù)部門對發(fā)生的兩起滑油濾旁通燈亮事件的結(jié)論是：兩起故障均是因為滑油回油濾積累了一定量的碎屑，以及滑油壓差電門性能下降和作動門檻值降低的綜合因素導(dǎo)致。雖然發(fā)動機(jī)廠家并未建議執(zhí)行額外的維護(hù)措施，但為了降低或消除滑油濾壓差電門虛假警報導(dǎo)致的事件，推薦在每日航后增加滑油濾壓差電門狀態(tài)檢查工作，及時排除安全隱患，化解重大風(fēng)險，提高發(fā)動機(jī)的可靠性[6]。

排故時，盡管故障隔離手冊（FIM）并未要求維護(hù)人員對拆下的油濾進(jìn)行檢測，但推薦對拆下的油濾進(jìn)行送檢分析，一是可以監(jiān)控發(fā)動機(jī)碳粉雜質(zhì)產(chǎn)生速率，二是制定縮短更換滑油回油濾間隔時間的方案。

雖然發(fā)動機(jī)維修費用約占飛機(jī)維修成本的40%，考慮到空中停車事件的嚴(yán)重性，響應(yīng)局方要求，應(yīng)加大防范發(fā)動機(jī)空中停車的安全投入。綜合評估滑油回油濾壓差電門可靠性，鑒于件號為QA07656ISS1 的備件已停止生產(chǎn)，推薦航空公司采取結(jié)合發(fā)動機(jī)送修換件的方式，逐漸消耗掉舊構(gòu)型的壓差電門。同時推薦有條件的航空公司主動執(zhí)行SB79-0037，將機(jī)隊現(xiàn)裝機(jī)的舊構(gòu)型滑油壓差電門更換成新構(gòu)型滑油壓差電門。

以上推薦措施，雖有兩項增加了航空公司的維修成本，但以秉承安全關(guān)口前移、切實保障飛行安全為目標(biāo)，將預(yù)防發(fā)動機(jī)空中停車工作不斷朝著更細(xì)化、更深入的方向推進(jìn)。防范和化解重大風(fēng)險是航空公司發(fā)動機(jī)管理的重中之重。