■ 王志立 / 中國(guó)民航科學(xué)技術(shù)研究院

本文基于中國(guó)民用航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司航空器使用困難報(bào)告（SDR）系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，對(duì)國(guó)內(nèi)民航發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)隊(duì)運(yùn)行和空停情況進(jìn)行介紹，并著重分析PW1100G和LEAP-1B兩種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)階段的典型故障以及相應(yīng)的解決措施。

2019 年國(guó)內(nèi)民航保持安全穩(wěn)定發(fā)展，事故征候數(shù)量和事故征候萬(wàn)時(shí)率等各項(xiàng)安全指標(biāo)均處于較低水平，但是高風(fēng)險(xiǎn)事件仍時(shí)有發(fā)生：全年發(fā)生11起發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車事件，新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造缺陷問(wèn)題也亟待解決。

國(guó)內(nèi)民航發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)隊(duì)概況

截至2019年底，國(guó)內(nèi)按CCAR-121部運(yùn)行的在用發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量為8143臺(tái)，較2018年底增加了191臺(tái)，增長(zhǎng)率僅為2.40%，由于波音737MAX飛機(jī)停飛造成的LEAP-1B發(fā)動(dòng)機(jī)（201臺(tái)）停止運(yùn)行和新發(fā)暫停引進(jìn)等問(wèn)題，導(dǎo)致增長(zhǎng)率降低7.07%。CFM56-7B、CFM56-5B和V2500三個(gè)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)占比最高，分 別 為35.74%、20.41%和15.66%。機(jī)隊(duì)增量較大的為L(zhǎng)EAP-1A發(fā)動(dòng)機(jī)和PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)，分別增長(zhǎng)174臺(tái)和146臺(tái)；機(jī)隊(duì)退出較多的為CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)和V2500發(fā)動(dòng)機(jī)，分別減少28臺(tái)和27臺(tái)。

2019 年度國(guó)內(nèi)按CCAR-121部運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)總使用時(shí)間為21224575小時(shí)，較2018年增加1307734小時(shí)，增長(zhǎng)率為6.57%。

2019 年底國(guó)內(nèi)按CCAR-121部運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)平均機(jī)齡為6.88年，比2018年增加0.59年。其中10年以下機(jī)齡比例為75.44%，10～20年機(jī)齡比例為22.62%，20年以上機(jī)齡比例為1.94%。30年以上機(jī)齡的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量為13臺(tái)，最大機(jī)齡為34.96年，為順豐航空的RB211發(fā)動(dòng)機(jī)。

2019 年國(guó)內(nèi)民航發(fā)動(dòng)機(jī)SDR情況

2019 年SDR系統(tǒng)共收到使用困難報(bào)告5420份，其中機(jī)械類故障導(dǎo)致的SDR事件3475份；動(dòng)力裝置相關(guān)SDR事件699份，占機(jī)械類SDR事件的20.12%。按發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)統(tǒng)計(jì)，SDR數(shù)量前三位的分別是CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)（220份）、V2500發(fā)動(dòng)機(jī)（127份）和CFM56-5B發(fā) 動(dòng) 機(jī)（89份）。 按ATA章節(jié)統(tǒng)計(jì)，動(dòng)力裝置部分SDR數(shù)量前三位的分別是燃油/控制系統(tǒng)（162份）、啟動(dòng)系統(tǒng)（127份）和發(fā)動(dòng)機(jī)本體（103份）。

CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)故障件主要集中在啟動(dòng)機(jī)（P/N: 3505945-10、3505945-12）、 啟 動(dòng) 活 門(mén)（P/N: 3289630-2、3289630-5）、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制組件EEC（P/N: 2042M67P04、1853M33P06）、燃油濾壓差電門(mén)（P/N: QA07995）和啟動(dòng)電門(mén)（P/N: 6600-2849、530938-1）。

V2500發(fā)動(dòng)機(jī)故障件主要集中在點(diǎn)火電嘴（P/N: CH31964-1）、發(fā)動(dòng)機(jī)接口組件EIU（P/N: 3957985206、3957985205）、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制組件EEC（P/N: 824972-11-024）和燃油計(jì)量組件FMU（P/N: 8061-640）。

2019年動(dòng)力裝置機(jī)械類SDR數(shù)量按發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)分布。

2019年度動(dòng)力裝置機(jī)械類SDR按系統(tǒng)分布。

2019年發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械類SDR千時(shí)率按型號(hào)分布。

CFM56-5B發(fā)動(dòng)機(jī)故障件主要集中在啟動(dòng)機(jī)（P/N: 3505582-28、3505582-27）、液壓機(jī)組件HUM（P/N: 8061-536、724400-2）、發(fā)動(dòng)機(jī)控制組件ECU（P/N: 2123M56P04）。

TRENT發(fā)動(dòng)機(jī)故障件主要集中在燃油計(jì)量組件FMU（P/N: FMU702-03）、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制組件EEC（P/N:EEC2010-02BX）和動(dòng)力控制組件PCU（P/N: PCU5000MK5）。

2019 年動(dòng)力裝置機(jī)械類SDR千時(shí)率為0.0329，各型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)SDR千時(shí)率中PW127發(fā)動(dòng)機(jī)最高，是機(jī)隊(duì)平均值的5倍多；RB211、CFM56-3和CF6發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)槔吓f機(jī)型原因，SDR千時(shí)率較 高。PW1100G、LEAP-1B和 LEAP-1A發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)樾聶C(jī)型原因，SDR千時(shí)率也相對(duì)較高。運(yùn)行時(shí)間前兩位的CFM56-7B和CFM56-5B發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械類SDR千時(shí)率均處于機(jī)隊(duì)平均水平以下，運(yùn)行時(shí)間第三位的V2500發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械類SDR千時(shí)率略高于機(jī)隊(duì)平均水平。

2019 年國(guó)內(nèi)民航發(fā)動(dòng)機(jī)空停情況

2019 年按照CCAR-121部運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)共發(fā)生空停事件11起，其中非機(jī)械類原因造成1起空停，為T(mén)RENT700發(fā)動(dòng)機(jī)遭遇鳥(niǎo)擊。

設(shè)計(jì)制造原因造成8起空停，分別為PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)3起，2起為低壓渦輪(LPT )3級(jí)葉片斷裂導(dǎo)致，1起為主齒輪箱滑油泵驅(qū)動(dòng)齒輪斷裂導(dǎo)致；TRENT700發(fā)動(dòng)機(jī)2起，均為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度(EGT)指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致；V2500發(fā)動(dòng)機(jī)1起，為廠家裝反高壓壓氣機(jī)(HPC) 3級(jí)孔探堵頭造成HPC 3級(jí)葉片斷裂導(dǎo)致；LEAP-1B發(fā)動(dòng)機(jī)1起，為徑向傳動(dòng)軸(RDS)軸承失效導(dǎo)致；CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)1起，為啟動(dòng)機(jī)金屬屑污染發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)導(dǎo)致。

機(jī)械原因造成2起空停，分別為V2500發(fā)動(dòng)機(jī)1起，為引氣和性能下降等一系列問(wèn)題導(dǎo)致；CFM56-5B發(fā)動(dòng)機(jī)1起，為液壓機(jī)械組件HMU故障導(dǎo)致。

2019年按CCAR-121部運(yùn)行的各型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)空停數(shù)量和原因分布

PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障

1）LPT 3級(jí)葉片斷裂

PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)LPT 3級(jí)葉片采用鈦鋁合金，強(qiáng)度較差，在離心載荷下抗撞擊能力不足，受到撞擊時(shí)會(huì)斷裂。截至目前，全球機(jī)隊(duì)已發(fā)生幾十起葉片斷裂事件，并導(dǎo)致多起空停。

廠家調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分LPT 3級(jí)葉片斷裂與渦輪中介機(jī)匣(TIC)活塞封嚴(yán)磨損掉塊撞擊葉片有關(guān)。廠家已發(fā)布SI 299F-19B，要求對(duì)TIC封嚴(yán)執(zhí)行在翼孔探檢查，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)返廠執(zhí)行SB 72-0111和SB 72-0118，將強(qiáng)度較差的鈦鋁合金葉片改裝為強(qiáng)度更高的鎳基合金葉片，以及將TIC封嚴(yán)更換為帶涂層的新構(gòu)型封嚴(yán)；廠家還發(fā)布了SB 72-0003（空客SB A320-72-1037），推廣減推力起飛，以減少振動(dòng)模態(tài)疊加導(dǎo)致TIC變形并與活塞封嚴(yán)相磨問(wèn)題。2019年11月29日，F(xiàn)AA發(fā)布AD 2019-25-01，要求更換受影響的LPT 3級(jí)葉片。2019年12月16日，EASA發(fā)布AD 2019-0304，禁止在受影響飛機(jī)上同時(shí)安裝兩臺(tái)沒(méi)有完成SB 72-0111改裝的發(fā)動(dòng)機(jī)。2019年12月25日，CAAC發(fā)布CAD 2019-A320-26，要求執(zhí)行減推力改裝和禁止同時(shí)安裝兩臺(tái)沒(méi)有完成SB 72-0111改裝的發(fā)動(dòng)機(jī)。

2）主齒輪箱失效

PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)全球機(jī)隊(duì)已發(fā)生17 起主齒輪箱失效事件，造成15 起空停、2起中斷起飛。廠家調(diào)查認(rèn)為，根本原因是主齒輪箱內(nèi)部整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(IDG)/主滑油泵(MOP)驅(qū)動(dòng)齒輪在發(fā)動(dòng)機(jī)特定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生共振導(dǎo)致齒輪斷裂。

廠家于2019 年6 月發(fā)布SB 73-0037和SB 72-0129，要求在翼升級(jí)EEC 軟件版本至FCS 5.0，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)在共振轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行時(shí)間，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)返廠完成齒輪更換；FAA頒發(fā)相應(yīng)AD 2019-0393，要求受影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行EEC軟件升級(jí)和齒輪更換。

國(guó)內(nèi)發(fā)生的1起主齒輪箱失效導(dǎo)致空停事件為EEC 軟件升級(jí)之后全球的第一起空停，說(shuō)明EEC軟件的升級(jí)并不能避免滑油泵驅(qū)動(dòng)齒輪失效，還是要通過(guò)更換齒輪最終解決。

LEAP-1B發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障

LEAP -1B發(fā)動(dòng)機(jī)的典型故障主要是其徑向傳動(dòng)軸（RDS）軸承失效。

LEAP -1B發(fā)動(dòng)機(jī)全球機(jī)隊(duì)由于RDS軸承保持架早期失效已導(dǎo)致多起空停和非計(jì)劃換發(fā)事件，廠家調(diào)查發(fā)現(xiàn)RDS軸承磨損/失效的原因?yàn)檩S承保持架和軸承內(nèi)滾道之間的滑油供油不足，由于缺少油膜潤(rùn)滑，保持架和內(nèi)滾道之間發(fā)生磨損。在磨損前期會(huì)產(chǎn)生AISI4340銀鍍層金屬屑；磨損后期保持架鉚釘失效后，RDS軸承結(jié)構(gòu)損傷造成滾珠磨損，傳輸齒輪箱TGB磁堵、滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)ODMS會(huì)出現(xiàn)大量M50軸承材料金屬屑，導(dǎo)致滑油濾旁通燈亮，機(jī)組通常需按檢查單人工關(guān)車。

2019年5 月17 日，廠家發(fā)布SB 72-0222 R7，要求對(duì)TGB回油濾進(jìn)行重復(fù)檢查；在南航、東航和廈航前期探索的基礎(chǔ)上，廠家在該版本SB中引入對(duì)RDS軸承的孔探檢查，以確認(rèn)軸承保持架的變色、磨損情況。對(duì)于該項(xiàng)檢查措施，F(xiàn)AA和EASA分別于6月7日和5月24日發(fā)布AD。同時(shí)，廠家發(fā)布SB 72-0258、SB 72-0271，對(duì) RDS軸承的重新設(shè)計(jì)，一方面是改善軸承保持架和軸承內(nèi)滾道之間的油膜建立，將軸承內(nèi)滾道的潤(rùn)滑方式由4個(gè)凹槽改為傳統(tǒng)軸承的8個(gè)小孔，增強(qiáng)對(duì)內(nèi)滾道的直接滑油供給，同時(shí)增加保持架的寬度，加強(qiáng)支撐的同時(shí)減小應(yīng)力；另一方面，通過(guò)改進(jìn)RDS分流器和滑油噴嘴，加大對(duì)RDS軸承的滑油供給。通過(guò)相同極限條件下的臺(tái)架試驗(yàn)，與老構(gòu)型軸承相比，新構(gòu)型軸承保持架未出現(xiàn)變色、磨損的問(wèn)題。

雖然隨著波音737MAX飛機(jī)的停飛，該機(jī)型裝配的LEAP -1B發(fā)動(dòng)機(jī)也停止運(yùn)行，但是當(dāng)波音737MAX恢復(fù)運(yùn)行后，其發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題將更為敏感和重要，因此對(duì)于LEAP -1B發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題和缺陷的跟蹤、改進(jìn)仍需進(jìn)行。

總結(jié)

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，國(guó)內(nèi)民航業(yè)仍將保持高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，機(jī)隊(duì)規(guī)模也會(huì)持續(xù)不斷增長(zhǎng)。在航空器和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的引進(jìn)也將帶來(lái)新的故障，其在運(yùn)行中顯現(xiàn)的設(shè)計(jì)制造缺陷問(wèn)題亟需解決。后續(xù)將持續(xù)關(guān)注PW1100G、LEAP -1B發(fā)動(dòng)機(jī)等新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，跟蹤相關(guān)問(wèn)題的解決措施和改進(jìn)方案，保障國(guó)內(nèi)民用航空的飛行安全和持續(xù)健康發(fā)展。