容易混淆的发动机故障，你都知道吗？

航空发动机为飞行提供动力，其重要性无需置疑。从大范围统计结果来看，民用发动机容易发生损坏的部位集中在以下几个部位：低压涡轮轴，由于在结构上必须是细长的结构且需要传输很大的扭矩，因此在恶劣条件下容易断裂；高压涡轮叶片，处于高温高压燃气的直接冲击下且转速很高承受的离心应力很大，风扇处于发动机的最前端，容易被外物打伤，叶片体积大、重量大高速旋转产生很大的离心力，叶片长度大展弦比大易产生振动。在实际生产中出现的发动机故障我们要高度重视，慎重应对。下面就以波音777飞机发动机为例，就在生产中容易出现并混淆的有关发动机的故障分别讲述如下：

 

发动机尾喷管失火

 

我们以两年前发生的一起事例来举例，某航空公司波音777-200机型执飞国内某地到北京的航班，飞机落地滑入机位后机组正常关停发动机。机务人员挡右主起落架轮挡过程中，发现右发尾喷管冒烟继而出现尾焰现象，其立即回到前起落架附近，按压了通讯面板上的驾驶舱呼叫按钮，试图通过耳机联系驾驶舱机组人员告知地面的情况，但耳机只能听到背景噪音，未得到驾驶舱回复。因情况紧急，该机务人员迅速跑到机头前方，试图用手势联系机组人员。此时，机组人员正在低头看发动机参数，当机组人员通过塔台也已经得到关于右发冒烟的信息，并看到地面机务人员手势后，提起发动机灭火手柄，释放了右发灭火瓶，右发尾焰随后消失。

 

事后地面检查发现：右发停车后EICAS显示状态信息“ENGFUEL VALVE R”,EICAS维护页面有“FUELSHUTOFF VLV NOT IN COMMAND POSITION”.根据故障现象及信息判断为：FMU的燃油关断活门(SOV)故障，发动机停车后，SOV未及时关闭并导致尾焰现象发生。因尾焰导致的发动机烟气，经空调系统进入客舱，导致客舱区域出现烟味。地面检查确认，该机右发FMU故障，飞机及发动机无损伤。右发FMU流量关闭活门在发动机停车时，关闭延迟，管路中少量剩余燃油供入右发，导致出现尾焰。在SOV完全关闭后，尾焰消失。

 

我们来分析下机组的处置措施是否正确？

 

波音777飞机快速检查单对于发动机尾喷管着火有明确的操作处置步骤，当在地面发生尾喷管着火，但没有发动机火警警告，机组应使用发动机冷转的方式熄灭火焰。

 

事发时，机组没有正确判断发动机尾喷管着火的情况，仅依据“塔台通知发动机着火”、“机务使用手势提示机组灭火”和“客舱中有刺鼻气味”等信息，在驾驶舱没有发动机火警警告的情况下，机组实施了发动机灭火。

 

上例中可以看出当班机组对“发动机尾喷管着火”和“发动机火警”两个概念不清楚，未按QRH程序处置。造成一起发动机故障原因出现烟雾，火情，对发动机尾喷管灭火处置不当的不安全事件。

 

这个故障主要得依靠厂务人员，如机务、装卸人员、塔台或飞机后部工作的乘务人员来发现并报告，驾驶舱没有警告。机组在得到地面人员报告后，可参考发动机转速和燃油流量参数，看看是否为零。其主要原因是发动机内部燃油积压，关车时积压的燃油从尾喷管喷出然后被点燃。由于发生在承温较高部件内，其对发动机一般影响不大，但可能对飞机襟翼，后货仓装货人员造成威胁。机组头脑要清楚，发动机灭火瓶喷出的灭火剂主要在发动机整流罩与核心之间，执行发动机灭火不但没有效果，只会造成更大的发动机维护修理费用。而是应迅速冷转发动机，执行发动机尾喷管失火检查单，一定要和发动机失火故障区分开来。

 

发动机起动机的常见故障

 

1、起动机不工作

 

在起动机的实际使用中，由于弹簧片的抗磨擦性能不好，使得弹性棘爪上的预载波动,或由于飞机引气压力波动，棘爪和棘轮接触面的磨损增大，使它们的接触面积变小，离合器长期这样工作会导致棘爪和棘轮不能正常啮合，起动机不能带动发动机正常工作。各个机型分别有各自的起动机工作限制，详见各机型手册。

 

2、关不上起动活门

 

出现这个故障的原因是由于引气中的水蒸汽，造成了活门作动机构的锈蚀或引气中的杂质，如细沙积累在活门机构中，它们都会增大作动机构作动活门的阻力。而活门的复位靠的是预载弹簧力，如果弹簧力不能克服这个阻力和气动压力，则活门将不能完全关闭。操作处置步骤详见检查单。

 

3、起动活门打不开

 

在寒冷的天气里，由于飞机引气系统中的高压空气带有水蒸汽，高压空气进入到低温的起动活门中的作动机构后会凝结、结冰，从而增大了起动活门作动器的工作阻力。高压引气所提供动力不能克服活门阻力，所以活门就始终卡在关位。操作处置步骤详见检查单。

 

发动机喘振和失速

 

发动机喘振，简单来说就是正反向气流在发动机内部形成冲撞。详细一点来说，喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引发的。压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。可导致发动机机件强烈振动乃至严重损坏、发动机热端超温、性能急剧恶化、熄火停车等故障。压气机喘振的根本原因是气流分离这种分离是由于压气机工作故障状态严重偏离了设计工作状态所引起的。

 

在QRH检查单里，发动机ENGINESURGE/STALL（喘振/失速）是同一个检查单，那什么是失速呢，两者主要区别什么呢？

 

失速指的是压气机旋转失速，有一个或多个低速气流区以低于压气机转子转速沿转子旋转方向转动。当压气机转速一定时，由于某种原因压气机的空气流量减少，从而导致工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向上的分量下降，气流在叶背处发生分离。这种发生在叶背上的现象就叫失速。如果发生失速的叶片过多，就会导致压气机喘振。

 

失速的现象和指示主要有以下3个方面：高频的机械振动，EGT上升及振动指数升高。

 

喘振与旋转失速的区别是什么呢？喘振时，气流脉动是沿压气机轴喘向的，流场是轴对称的；而旋转失速是周向传播的，不是轴对称的。

 

飞行中喘振的现象和指示主要有以下几个方面：放炮声；推力急剧下降；压气机出口总压会降低；发动机进口处有明显的气流吞吐现象；运转声音明显增大，音调低而沉；燃烧室内的高温高压燃气倒流“吐火”现象；非常强烈的机械振动；EGT上升，N1、N2转速不稳定；振动指数升高；飞机偏航。

 

什么条件会导致喘振发生呢？发动机性能降低，如压气机叶片开裂，压气机性能衰减等；外部环境，如夏季风切变等；鸟击、外物被吸入发动机，损害叶片及引起气流分离（火山灰，冰等）；飞机超出设计的飞行包线（压气机结冰）；压气机叶片腐蚀及损坏的发动机部件（涡轮）；发动机控制故障，燃油控制或喘振保护装置；扰流或热空气被吸入压气机（低速时使用反推）；发动机超出设计指标，使发动机加速功率与涡轮功率比率失调（快速的推油门）。

 

执行检查单并不复杂，但我们对发动机喘振应该仔细思考。喘振定义是推力震荡切或由进气扰动或发动机内部气流扰动引起的超限。值得大家注意的是有些喘振可以听到，有些听不到，并不都是有很大声音。

 

在模拟机训练中，在遇到发动机喘振的情况时，学员可能会常犯下列错误：失去对飞机状态的控制；在V1后或抬头后试图中断起飞；关停一个正常的发动机；非正常程序性错误。这些不当措施多出现在飞行的起飞，爬升阶段，进近或复飞阶段。常见的错误包括未选择正确的检查单或未按照检查单上的内容完成要求的动作，没有正确判断受影响的发动机等。

 

那么遇到发动机喘振机组应该采取什么措施呢？

 

1、控制住飞机的状态。这个是第一位的，在发动机出现非正常情况时，始终保持对飞机的监控室非常重要的，应合理分配故障职责，一名飞行员操纵飞机，另一名飞行员处理故障。

 

2、分析飞机的现有状况。

 

不要太仓促，在正确判断故障及出现故障的发动机后，在到达最低安全高度后再完成相应的非正常检查单。

 

3、确定故障。

 

这个最为关键，探测确认到故障像发动机喘振的机组人员应将这种现象告诉其余机组人员，并报出受影响的发动机，机组其他人员应独立证实故障及受影响的发动机。通过观察EPR,N1数值的变动，接近或超过发动机参数极限，异常的噪音，推力手柄移动是否有正确的响应这些实际现象来核实飞机发动机是否处于喘振状况，也可能伴有EGT超限、发动机喷火、震动、飞机偏转现象。飞机在低高度大马力有大的噪音、偏转，但在较高高度可能并不明显。

 

不是所有的喘振都会像模拟机故障那样有很明显的发动机放炮声音。飞行中有些短时间内的喘振可能不需要机组采取措施就可自行恢复，有些减少油门可恢复正常。还有两种情况是推力减少喘振停止，推力增加又继续喘振。或是即使推力手柄收回喘振并不停止。不可恢复的喘振及发动机损坏经常伴随有EGT持续超限现象。

 

需强调的是在失速及喘振检查单中关断燃油控制电门是有前提条件的，应先收回油门，进一步观察，如发动机指示仍异常或EGT接近或持续超限，才考虑关断燃油控制电门。如发动机指示正常则保留慢车或减少马力运转。

 

国航自1999年引进波音777-200机型至今，仅装载PW4077D发动机就发生了10余起空中喘振故障，喘振主要发生在飞机爬升转平飞或是初始巡航状态机组收油门时，主要发生的飞行高度在34000~41000英尺，N2转速84%~87%，大部分喘振发生后均自动恢复，未对飞行安全造成严重影响。

 

当然，航空公司可以采取缩短发动机维修间隔，如可由6000循环缩短到3000循环左右，送修时可以加大低压压气机的修理力度，合理安排发动机水洗，对放气环和控制活门进行调整，在发动机发生喘振之前打开放气活门，使发动机远离喘振边界等措施，从而减少发动机发生喘振的机会，这主要是机务方面的工作，这里就不再赘述。