某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在役過程中的孔探檢測

董務(wù)江

（南方航空公司 新疆分公司 飛機(jī)維修基地，烏魯木齊 830016）

某航空公司新疆分公司在1997年8月1日購進(jìn)了五架由Avions de Transport Regional公司制造的ATR－72雙螺旋槳民航機(jī)，該飛機(jī)使用的是PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)。PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)由螺旋槳、壓氣機(jī)（低壓壓氣機(jī)（LPC）、高壓壓氣機(jī)（HPC））、燃燒室（CC）、高壓渦輪（高壓渦輪導(dǎo)向器（HPTNGV）、高壓渦輪葉片（HPT）、罩環(huán)（HPT罩環(huán)））、低壓渦輪（低壓渦輪導(dǎo)向器（LPTNGV）、低壓渦輪葉片（LPT）、罩環(huán)（LPT罩環(huán)））功率渦輪1～2級(jí)（PT）轉(zhuǎn)子和導(dǎo)向器、附件等部件組成（圖1）。檢測工作。

圖1 PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)

ATR飛機(jī)于2011年5月1日退役，近14年的在役飛行小時(shí)為140075h，總起落115920次。PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)孔探約900余臺(tái)次，如2003年8月9日～2011年6月23日共計(jì)612臺(tái)次；1998年10月14日～2009年8月17日故障吊發(fā)共計(jì)88臺(tái)次。因孔探發(fā)現(xiàn)超標(biāo)損傷吊發(fā)47臺(tái)次，孔探視情監(jiān)控使用31臺(tái)次，其它原因吊發(fā)10臺(tái)次，孔探吊發(fā)占總吊發(fā)數(shù)的88.6%。因此回顧、分析、總結(jié)PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)在役運(yùn)行過程中的孔探工作，對于今后的孔探工作是十分必要的。

1 高發(fā)性單一損傷

1998年10月7日，在對ATR飛機(jī)3025號(hào)PW－127、FAV0033號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)（800h）孔探檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室外環(huán)主冷卻環(huán)局部材料丟失（圖2），長度達(dá)120mm，相應(yīng)維修手冊并無具體要求。將此情況反映給發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家普惠公司后，普惠公司就此下發(fā)了服務(wù)通告，要求對該型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室外環(huán)主冷卻環(huán)在500h內(nèi)進(jìn)行孔探檢查（原檢查時(shí)間為800h）。在隨后的2年時(shí)間里，這樣的損傷在該型號(hào)的其它發(fā)動(dòng)機(jī)上也相繼出現(xiàn)。期間因發(fā)動(dòng)機(jī)熱部件損傷超標(biāo)吊發(fā)共13臺(tái)，而因燃燒室外環(huán)主冷卻環(huán)損傷吊發(fā)10臺(tái)，其故障吊發(fā)率占到總故障吊發(fā)的83%。

圖2 燃燒室外環(huán)主冷卻環(huán)孔探結(jié)果

在發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家沒有給出合理的解釋之前，工程技術(shù)部門也在努力尋找解決的方案。最終結(jié)論為：① 燃油噴嘴通道內(nèi)的積碳造成噴油的不均勻，使得局部溫度過高。② 新疆地區(qū)沙塵的原因，造成冷卻氣路不暢，致使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室外環(huán)主冷卻環(huán)局部燒蝕脫落。燒蝕脫落的金屬熔渣堆積在高壓渦輪葉片表面堵塞冷卻通道，使得高壓渦輪葉片表面溫度過高，形成葉片前緣、后緣、葉尖燒蝕。

高壓渦輪葉片葉尖和葉面的狀況是獲得額定功率的關(guān)鍵，工程技術(shù)部門提出了定期水洗發(fā)動(dòng)機(jī)、定期孔探檢查燃油噴嘴、縮短更換燃油噴嘴時(shí)間的方案。然而問題并沒有得到有效的改善。為了保證飛機(jī)的飛行安全，孔探監(jiān)控的時(shí)間最終限定在20個(gè)飛行小時(shí)。

從工程技術(shù)來講，一個(gè)部件在某一個(gè)部位反復(fù)出現(xiàn)特定損傷，不是部件的設(shè)計(jì)問題就是該部位的加工工藝或材料選用上有問題。在多次的信息反饋下，發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家更改了外環(huán)主冷卻環(huán)的材料及加工工藝，使這一問題得到了根本的解決。

2 突發(fā)事件的應(yīng)急處理

2.1 空停事件

2009年3月13日，ATR－72／B－3027飛機(jī)在執(zhí)行某次飛行時(shí)，左發(fā)（PW－127／AV0045）發(fā)生空中停車事件。地面檢查發(fā)現(xiàn)該發(fā)第一級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子一片葉片斷裂，第二級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片全部被打斷。經(jīng)現(xiàn)場和孔探檢查，證實(shí)該發(fā)空停是由于發(fā)動(dòng)機(jī)第一級(jí)功率渦輪葉片斷裂，并將下游部件打傷所致（圖3）。檢查發(fā)現(xiàn)：

圖3 AV0045空停后的外貌

（1）所有的第二級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片從葉根部位斷裂。

（2）2～3點(diǎn)鐘位置的第二級(jí)功率渦輪導(dǎo)向器葉片斷裂，其它位置的導(dǎo)向器葉片均嚴(yán)重打傷。

（3）有一片第一級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片從根部斷裂，其它轉(zhuǎn)子葉片后緣明顯打傷，但這些葉片的前緣均狀況良好。

（4）低壓渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器葉片狀況正常。

（5）高壓渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器葉片狀況正常。

（6）進(jìn)氣道、低壓壓氣機(jī)和燃燒室狀況正常。

（7）左發(fā)尾噴管和隔熱護(hù)套均有損傷現(xiàn)象。

（8）從跑道收集到了大量的金屬碎屑。

查閱空停發(fā)動(dòng)機(jī)AV0045的近期孔探資料發(fā)現(xiàn)：

（1）2008年8月28日，孔探發(fā)現(xiàn)燃燒室外環(huán)多處燒蝕且其中有兩處有裂紋、燒洞，6點(diǎn)鐘方向的外環(huán)有材料丟失現(xiàn)象（長度為兩個(gè)小冷卻孔的間距）；一片HPT NGV葉盆處燒蝕并有裂紋，在發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)手冊允許范圍內(nèi)。

（2）2008年11月8日，在上次發(fā)現(xiàn)的損傷基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)燃燒室外環(huán)7點(diǎn)鐘方向有兩處材料丟失現(xiàn)象，其它損傷沒有擴(kuò)展，在發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)手冊允許范圍內(nèi)。

（3）2009年1月11日，孔探上次發(fā)現(xiàn)的損傷沒有擴(kuò)展

（4）自2008年11月1日至今，AV0045發(fā)動(dòng)機(jī)沒有故障記錄。

AV0045空停后的孔探照片見圖4。

2.2 槳葉被卡事件

2007年04月10日和2007年05月23日，3022飛機(jī)的右發(fā)AV0033和3025飛機(jī)的右發(fā)AV0039在飛行停場后，車間維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)其槳葉被卡住不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，并發(fā)現(xiàn)第2級(jí)功率渦輪葉片有不同程度的打傷現(xiàn)象。經(jīng)孔探檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部件，發(fā)現(xiàn)此兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的損傷情況相似，均為第1、2級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片嚴(yán)重打傷，導(dǎo)向器上部材料嚴(yán)重脫落，其中AV0039發(fā)動(dòng)機(jī)的第1級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片離根部1／3處斷裂。

在此情況下，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)再次損傷，公司要求在廠家未提供相應(yīng)的檢查方法之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的損傷情況和現(xiàn)有的孔探設(shè)備及孔探能力，對裝機(jī)后的PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查。反復(fù)的檢查與分析后認(rèn)為，造成發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p傷的直接原因是由于第1級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片因扭矩過大致葉片斷裂，而將其它部位打傷。為了提前有效檢查到轉(zhuǎn)子葉片的損傷，避免造成二次損傷，最終確定了結(jié)合飛機(jī)做周檢時(shí)，對第1、2級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片及罩環(huán)進(jìn)行孔探檢查，重點(diǎn)檢查第1級(jí)功率渦輪轉(zhuǎn)子葉片上的裂紋缺陷的方案。

2.3 空停反映的管理問題

自引進(jìn)該型號(hào)的飛機(jī)以來，PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)孔探就沒有得到相應(yīng)的培訓(xùn)，孔探技術(shù)人員只能通過實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)的獲得需要一個(gè)時(shí)段的過程，以至于技術(shù)人員在很長的時(shí)段里不能很好地把握孔探的技能及損傷部位的界定，而該過程可以通過培訓(xùn)得到縮短。

上級(jí)部門主管的重視是孔探人員提高技術(shù)的關(guān)鍵。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)孔探、視情監(jiān)控與維修成本控制

發(fā)動(dòng)機(jī)各部件：如高壓、低壓、風(fēng)扇葉片，熱部件（燃燒室、高、中、低壓渦輪葉片）是允許有損傷的，并在發(fā)動(dòng)機(jī)維修手冊中規(guī)定了其損傷容限。損傷的擴(kuò)展是一個(gè)漸進(jìn)的過程，在不增加維修成本的前提下，提高平均故障工作時(shí)間，可以降低飛機(jī)的營運(yùn)成本，因此把握損傷發(fā)展的過程非常關(guān)鍵。隨著損傷的漸進(jìn)，要隨時(shí)調(diào)整監(jiān)控的時(shí)間間隔，預(yù)防損傷的突變，以確保飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的安全有效，孔探檢查在此起著至關(guān)重要的作用。

圖4 空停AV0045的孔探照片示意

以PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)AV0045為例：此發(fā)動(dòng)機(jī)在2003年7月8日（飛行總小時(shí)6864h，起落5328架次）送廠大修，2003年8月25日修理返回，同年11月23日吊上3026飛機(jī)使用。表1是其孔探記錄。

至2005年2月4日，其因6，7號(hào)軸承腔泄露潤滑油返廠修理，至此總飛行小時(shí)10113h，總起落8327架次，修理后飛行小時(shí)3249h，飛行起落2999架次。從孔探記錄中可以看出，隨著熱部件損傷部位的不同，損傷程度的不同和損傷發(fā)展速率的不同，技術(shù)人員隨時(shí)調(diào)整孔探監(jiān)控的時(shí)間間隔，以預(yù)防損傷的突變。

4 結(jié)語

14年的ATR飛機(jī)在役營運(yùn)總算圓滿結(jié)束，反思14年的維護(hù)過程，所得如下：

（1）專業(yè)技能的培訓(xùn)十分必要。然而，現(xiàn)行的孔探培訓(xùn)一般都是在新發(fā)動(dòng)機(jī)上教程，隨后完全靠自我的長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)積累，對提高孔探人員維修經(jīng)驗(yàn)及綜合技能相當(dāng)不利。PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)的過程說明，培訓(xùn)要切合實(shí)際，要與相關(guān)的單位取經(jīng)交流，要定期到相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)維修廠家分解實(shí)習(xí)，才能使孔探專業(yè)技術(shù)人員對各個(gè)熱部件的損傷形態(tài)、發(fā)展趨勢、認(rèn)識(shí)判定有一個(gè)全面的結(jié)構(gòu)上的理解。

表1 AV0045孔探記錄

（2）對于單一多發(fā)損傷，一定要向發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家反映，堅(jiān)持找到解決的方案。PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻環(huán)損傷的最終解決就是一個(gè)典型的范例。

（3）突發(fā)故障一定要與專業(yè)主管技術(shù)人員溝通分析，找出發(fā)生故障的原因，要勇于說明自己的觀點(diǎn)。筆者在AV0045空停前兩年就打過該損傷的專題報(bào)告，事后證明筆者的分析是有道理的。

（4）孔探專業(yè)技術(shù)人員可以在控制損傷擴(kuò)展、維修成本控制、預(yù)測大修及修理費(fèi)用等方面做許多工作，也可以參與到發(fā)動(dòng)機(jī)熱部件損傷機(jī)理的分析。PW－127F發(fā)動(dòng)機(jī)AV0045空停過程的全程參與，使得孔探專業(yè)技術(shù)人員從更深的層面得到了提高。