新舟600飞机发动机状态趋势监控与研究浅析

发动机被称为飞机的“心脏”, 其工作的好坏与飞行安全直接相关。中国民航飞行学院引进的国产新舟600飞机上安装的是加拿大普惠发动机公司生产的涡轮螺旋桨发动机PW127J。用户可以借助于厂家提供的发动机状态趋势监控软件—ECTM, 通过将采集到的飞机巡航状态下的各种重要发动机参数如ITT (涡轮级间温度) 、Wf (燃油流量) 、NL (低压压气机转速) 和Nh (高压压气机转速) 录入ECTM中, 再对ECTM生成的状态趋势曲线的变化情况进行对比和分析研究, 从而判明发动机当前工作是否可靠, 并对发动机以后的工作情况做出科学合理的预测, 进而制定更加科学合理的发动机翻修计划。进行发动机状态趋势监控分析研究, 还能够及早地发现发动机内部潜在的故障隐患并及早排除, 从而有效地降低发动机大修成本, 确保飞行安全。同时根据厂家维护手册规定进行发动机状态趋势监控研究, 并结合定期的发动机热检和内部孔探检查, 可以将该型发动机由常规的定期维修转变为视情维修, 降低飞机维修成本。例如国外某航空公司利用ECTM对发动机状态趋势的科学研究与分析, 其PW127发动机已在翼使用近1万小时, 远远超出厂家规定的7000 h定期翻修周期, 其发动机工作仍然可靠稳定, 从而大大提高其飞机利用率, 有效降低了发动机翻修成本和公司运营成本。

(参数:↑持续上升, ↓持续下降, =不变)

正由于进行发动机状态趋势监控有上述众多的优点, 使用好ECTM对机务维修人员极其关键, 下面笔者就对ECTM曲线中反映出来的一些参数突变情况做一些简单原因分析并给出相应的排故措施。

1 新舟600飞机发动机简介

新舟600飞机上安装的PW127J发动机为加拿大普惠公司生产的三转子涡轮螺旋桨发动机, 该发动机采用数字电子式控制 (EEC) , 其额定功率为2750轴马力。其核心机由1级离心式低压压气机、1级离心式高压压气机, 环形回流式燃烧室、1级高压涡轮、1级低压涡轮和2级动力涡轮组成。其中低压压气机和低压涡轮组成了低压转子, 高压压气机和高压涡轮组成了高压转子, 2级动力涡轮又被称为“自由涡轮”由一根单独的轴带动旋转。三个转子轴并没有连接在一起, 而是以不同的转速和旋转方向进行转动。这样的设计使得飞行员能够单独通过压气机转速来改变螺旋桨转速, 由于起动发电机仅由高压轴带动, 这样使得发动机的起动更为容易, 不易造成起动悬挂。

2 发动机冷端部件故障导致的发动机参数变化情况及原因分析

按照进气顺序, 燃烧室前部的发动机部件如进气道和压气机等被称为冷端部件。发动机冷端部件故障如压气机外来物损伤 (FOD) 、浸蚀或脏物积聚会减少进入燃烧室的气流数量, 这样就会降低发动机功率。为了使发动机重新获得功率, 导致气流损失的压气机必须进行恢复工作 (更换损伤的叶片、进行压气机清洗等) 。在未进行压气机恢复工作前, 飞行员为了保持住发动机功率只有向前推油门杆来增加燃油流量, 燃油流量增加压气机就会转得更快其转速Nh就会增加, 增加的气流和燃油流量会使发动机获得了损失掉的功率, 但这时的发动机参数和正常状况下的参数已有了显著不同。这些迹象就表明了压气机工作不正常。

冷端部件的具体故障可以通过ECTM曲线上的参数变化情况反映出来, 具体变化情况、原因分析和排除措施如表1所示。

3 发动机热端部件故障导致的发动机参数变化情况及原因分析

按照进气顺序, 燃烧室后部的发动机部件如燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和动力涡轮被称为发动机热端部件。燃烧室和涡轮等热端出现的故障如压气机涡轮导向器环烧蚀或压气机涡轮叶尖间隙增加会减少涡轮获得的功率。这样涡轮不能提供压气机所需要的功率, 导致压气机转速和发动机功率都将降低。为了保持发动机功率, 飞行员就会向前推油门杆使得Wf和ITT都增加。由于更多的能量作用在压气机涡轮上压气机转速Nh会增加但仍低于初始的转速。这样发动机的能量是由动力涡轮来提供而不是由压气机涡轮来提供, 这就是发动机在较低的压气机转速下仍能够保持额定功率的原因。在这种特定功率下, 压气机转速过低表明涡轮的效率很低, 发动机只能通过增加供油来保持功率。这就表明了发动机的故障出现在热端。

热端部件的故障可以通过ECTM曲线上的参数变化情况反映出来, 具体变化情况、原因分析和排除措施如表2所示。

4 结语

综上所述, 导致PW127J发动机ECTM上某个参数监控曲线出现突变的原因既可能为发动机冷端问题, 也可能为发动机热端问题。建议结合ITT、Nh、NL和Wf等参数的变化情况综合分析, 必要时结合发动机孔探检查找故障源。确定最终的排故方案从而提高PW127J发动机工作的可靠性, 提升MA600飞机维修质量, 确保飞行安全。

摘要：国产新舟600飞机安装的是加大拿普惠公司生产的PW127J涡桨发动机, 用户可以借助于厂家提供的发动机状态趋势监控软件, 通过采集发动机的各种重要空中参数进行分析研究, 从而判明发动机的当前工作状况, 并对发动机以后的工作情况作出合理的预测, 从而制定更加科学的发动机翻修计划。同时还能够及早地发现发动机内部的故障隐患, 从而有效降低飞机故障大修成本, 提高飞行安全。由于发动机状态趋势研究具有众多的优点, 做好状态趋势的研究与分析极其重要。

关键词：ECTM,ITT,可靠性,飞行安全

参考文献

[1] P&W C, W e b E C T M, &, T R E N DANALYSIS Training Manual.

[2] MA600, 飞机地勤培训教材.

[3] PW127J, Maintenance, Manual.