淺談CFM56-5B航空發(fā)動機(jī)的內(nèi)窺鏡檢查和案列分析

潘敏嘉

（東方航空技術(shù)有限公司-浦東基地發(fā)動機(jī)維修部，上海 200438）

1 民航發(fā)動機(jī)內(nèi)窺鏡檢查的概述

1.1 發(fā)動機(jī)內(nèi)窺鏡檢查的簡介

發(fā)動機(jī)內(nèi)窺鏡檢查相當(dāng)于使用電子數(shù)字式視頻內(nèi)窺鏡對發(fā)動機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成部件進(jìn)行檢查，以便可以當(dāng)內(nèi)部部件有損傷缺陷和故障時，可以通過不拆解發(fā)動機(jī)來判斷和評估發(fā)動機(jī)的綜合性能的一種維護(hù)檢查手段。

為何要對飛機(jī)的“心臟”做內(nèi)窺鏡檢查哪？

如今我國民航事業(yè)的迅猛發(fā)展，飛機(jī)每年都快速增長，對其飛機(jī)心臟即發(fā)動機(jī)的孔探檢查工作越來越平凡，對其檢查的要求也越來越高。內(nèi)窺鏡檢查即孔探檢查，就是通過發(fā)動機(jī)本體上預(yù)留的孔探檢查小孔，使用內(nèi)窺鏡穿進(jìn)發(fā)動機(jī)內(nèi)部，對其各個部件的重要位置進(jìn)行檢查工作。發(fā)動機(jī)的使用時間直接關(guān)系到飛機(jī)何時需要進(jìn)行更換其發(fā)動機(jī)工作。通常我們是對發(fā)動機(jī)的熱部件主要包括高壓壓氣機(jī)，燃燒室，高壓渦輪等部件進(jìn)行例行的孔探檢查。這幾個核心部件比較容產(chǎn)生凹坑，裂紋，燒蝕等缺陷，這些損傷的程度及大小會直接導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的立即更換或多少時間對其進(jìn)行監(jiān)控檢查。通過幫發(fā)動機(jī)做“胃鏡”，即內(nèi)窺鏡檢查，就可以不需要拆卸發(fā)動機(jī)，對其進(jìn)行在翼檢查。通過發(fā)動機(jī)本體上預(yù)留的孔探孔，把柔性內(nèi)窺鏡穿進(jìn)去，可以十分直觀的觀察到發(fā)動機(jī)內(nèi)部的使用情況。除了例行的常規(guī)孔探檢查，當(dāng)碰到一些特殊狀況時，例如發(fā)動機(jī)啟動懸掛，高震動，發(fā)動機(jī)喘震等故障時，也需要做非例行孔探檢查工作。

1.2 發(fā)動機(jī)內(nèi)窺鏡檢查的應(yīng)用范圍

內(nèi)窺鏡在民用航空維修領(lǐng)域主要可以用來檢查發(fā)動機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行在翼打磨修理葉片工作，還可以使用它抓取內(nèi)部異物等一系列內(nèi)窺鏡無損檢測工作。

1.3 發(fā)動機(jī)內(nèi)窺鏡檢查的重要性

民航飛機(jī)都是渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，一直處于高溫和高速的工作狀態(tài)，而且時常需要改變其運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)動機(jī)需要經(jīng)受相當(dāng)大的交變載荷。因此，很多重要部件十分容易產(chǎn)生各種損傷，產(chǎn)生較大的損傷就會極易導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工作異常和各種故障，對飛行安全帶來各種不安全因素。同時，航空發(fā)動機(jī)的維修費(fèi)用相當(dāng)高，維修時間也很長，對發(fā)動機(jī)使用狀態(tài)做出正確的判斷和評估，能有效地減少維修人力，物力以及能夠最大限度地提高其使用效率，給航空公司帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益。使用柔性內(nèi)窺鏡對發(fā)動機(jī)各部件的損傷進(jìn)行檢查，分析和評估，并且根據(jù)發(fā)動機(jī)孔探報(bào)告擬定相應(yīng)的維修方案，能夠很好地體現(xiàn)發(fā)動機(jī)視情維修的重要性。現(xiàn)在，基于內(nèi)窺鏡檢查的民航發(fā)動機(jī)損傷評估與維修決策方法在各大航空公司和發(fā)動機(jī)維修單位得到了廣泛應(yīng)用和重視。

2 民航發(fā)動機(jī)內(nèi)窺鏡設(shè)備

2.1 內(nèi)窺鏡設(shè)備的分類

按照是否能夠彎曲可分為：剛性內(nèi)窺鏡和柔性內(nèi)窺鏡，我們現(xiàn)在廣泛使用的是柔性內(nèi)窺鏡。顧名思義，剛性即不能彎曲。反之，柔性就是能夠彎曲。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，我們現(xiàn)在廣泛使用的是柔性電子數(shù)字式內(nèi)窺鏡。

2.2 柔性內(nèi)窺鏡的應(yīng)用及特點(diǎn)

柔性內(nèi)窺鏡不僅適用于直通道外，而且還可用于非直通道，幾乎可以到達(dá)發(fā)動機(jī)中的任何檢查位置及區(qū)域。適于檢查發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器、燃燒室、防磨帶、管道、軸承腔等各類部件和區(qū)域，尤其是導(dǎo)向器、燃燒室、管路等非轉(zhuǎn)動部件的360度范圍全面檢查。

2.3 XLG4內(nèi)窺鏡的介紹及特點(diǎn)

在電子科技高速發(fā)展的今天，研究人員將傳統(tǒng)的內(nèi)窺技術(shù)逐步與其相結(jié)合，研發(fā)出很多新型的內(nèi)窺技術(shù)產(chǎn)品，它們一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成：硬件系統(tǒng)完成內(nèi)窺圖像的采集與觀察功能；軟件系統(tǒng)來完成內(nèi)窺圖像的分析、處理和測量等功能。美國韋林公司生產(chǎn)的Mentor Visual iQ（XLG4）VideoProbe，是現(xiàn)在最新技術(shù)的工業(yè)內(nèi)窺鏡設(shè)備之一。

它的系統(tǒng)可檢查渦輪發(fā)動機(jī)、機(jī)身、管道等內(nèi)部環(huán)境，提高分辨率圖像；探頭通過光纖束將光線傳輸至前端，照亮檢查區(qū)域。探頭端部的攝像頭組件將圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，通過探頭傳至手持機(jī)；它是采用視頻成像，清晰度有了很大的提高，同時視距加大，內(nèi)窺探頭更小，操作靈活性提高。這個產(chǎn)品代表了當(dāng)今世界的先進(jìn)孔探儀發(fā)展水平。目前，基本上各大航空公司和發(fā)動機(jī)維修單位均配備了這個先進(jìn)的內(nèi)窺鏡設(shè)備。

3 CFM56-5B發(fā)動機(jī)的內(nèi)窺鏡檢查和案列分析

3.1 CFM56-5B發(fā)動機(jī)的簡介

CFM56-5B是一個雙轉(zhuǎn)子，可變定子，高涵道比比的渦輪風(fēng)扇動力裝置。CFM56-5B為單通道的飛機(jī)家族提供動力。CFM56-5B發(fā)動機(jī)有5個有效的推力等級。兩臺CFM56-5B發(fā)動機(jī)為飛機(jī)提供推力，并且為這些系統(tǒng)提供動力：電氣、液壓、氣壓。

3.2 發(fā)動機(jī)的組成

CFM56-5B運(yùn)用一個組合式概念來設(shè)計(jì)的。為了便利的維護(hù)和快速地勤務(wù)，發(fā)動機(jī)由4個主要模塊組成-風(fēng)扇和低壓（LP）壓氣機(jī)；高壓（HP）壓氣機(jī)、燃燒室和高壓（HP）渦輪；低壓（LP）渦輪和渦輪后框架；轉(zhuǎn)換和附件齒輪箱。

3.3 CFM56-5B發(fā)動機(jī)的常見損傷類型

發(fā)動機(jī)常見的損傷類型包括：凹坑、腐蝕、葉尖卷邊、裂紋、刻痕、壓痕、撕裂、材料缺失、涂層缺失、燒蝕、燒穿、沉積物、搭疊、磨損、磨穿、封嚴(yán)失效等?，F(xiàn)代飛機(jī)大多使用高涵道渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行工作時，一直在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，因此其損傷缺陷大多數(shù)位置也集中在這三高狀態(tài)下的高壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪中。其中高壓壓氣機(jī)容易產(chǎn)生凹坑、撕裂、葉尖卷邊等損傷；燃燒室經(jīng)常發(fā)現(xiàn)涂層缺失、裂紋、燒穿等損傷；渦輪則常有燒蝕、材料缺失等損傷。

3.4 案例分析

3.4.1 事件描述

選裝CFM56-5B發(fā)動機(jī)的空客機(jī)型為320的飛機(jī)，在深圳飛往上海的起飛過程中一臺發(fā)動機(jī)的EGT溫度急升至紅區(qū)，超出安全極限值，導(dǎo)致飛機(jī)中斷起飛，飛機(jī)返航。因此我們要根據(jù)飛機(jī)維修手冊對其發(fā)動機(jī)進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，來發(fā)現(xiàn)并確定故障。

3.4.2 事件分析

根據(jù)飛機(jī)維護(hù)手冊的工作要求和標(biāo)準(zhǔn)，對該臺發(fā)動機(jī)的熱部件，包括高壓壓氣機(jī)，燃燒室，高壓渦輪進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查。檢查發(fā)現(xiàn)高壓壓氣機(jī)第1級前緣有30多片葉片存在多種損傷，使用比較法測量，根據(jù)飛機(jī)維護(hù)手冊上對該葉片的損傷允許極限來判斷，已知高壓壓氣機(jī)第1級葉片高67.82mm，取其較嚴(yán)重的幾片測量，發(fā)現(xiàn)其葉片的缺口在C區(qū)，其深度達(dá)到6.21毫米和4.77毫米。另外，高壓壓氣機(jī)第2，3，5，6級也有不同程度的損傷。綜合進(jìn)行判斷，得出該發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)的葉片損傷已經(jīng)超出手冊規(guī)定的安全使用限制范圍。最終，對該臺損傷超標(biāo)的發(fā)動機(jī)進(jìn)行了非例行的更換，保證了飛機(jī)的飛行安全。綜上所述，內(nèi)窺鏡檢查能及時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷，或持續(xù)跟蹤損傷的擴(kuò)展情況，避免造成更大的損失和危害，是現(xiàn)代民航客機(jī)不可取少的一種檢測手段。

4 結(jié)束語

隨著我國民用航空業(yè)的迅速發(fā)展，各大航空公司的機(jī)隊(duì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，飛機(jī)機(jī)型種類也越來越多，飛機(jī)數(shù)量也不斷遞增。因此，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的內(nèi)窺鏡檢查工作，即對其“心臟”的定期檢查和突發(fā)性排故檢測，對飛機(jī)持續(xù)保持安全可靠的試航狀態(tài)尤為重要。總的來說，內(nèi)窺鏡檢查技術(shù)目前是飛機(jī)發(fā)動機(jī)檢測時不可缺少的無損檢測技術(shù)。它在保證飛機(jī)飛行安全的前提下，不僅可以提高飛機(jī)的使用效率，而且也提升了我們航空維修維護(hù)的技術(shù)水平。