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V2500发动机性能监控几起典型故障分析AnalysisforTypicalV2500Engines’EHMFaults南航沈阳飞机维修基地史秀宇110169摘要发动机性能状态监控是保证飞行安全的重要手段。本文通过对多起V2500发动机性能监控典型故障的描述和分析，对V2500发动机性能监控常发故障进行总结。另外，本文同时提出了利用ACARS巡航报告ECW1代码对发动机有关系统部件的工作状态进行判断分析的一种新方法。关键词V2500发动机性能监控巡航报告分析现代民用航空飞机发动机的使用维护以视情维护为主，而发动机性能状态监控又是视情维护的重要组成部分。本文列举了在实际工作中遇到的V2500发动机性能状态趋势变化的不同形式，并结合具体事例进行分析和总结。目前南航沈阳飞机维修基地针对MD90及A320系列飞机所装V2500系列发动机是采用普惠公司开发的EngineHealthMonitoring（简称EHM）软件对发动机巡航数据进行比较分析。系统需要的飞机参数有气压高度（ALT）、马赫数（MN）和总温（TAT）等，需要的发动机参数有发动机压力比（EPR）、排气温度（EGT）、燃油流量（WF）、低压转速（N1）和高压转速（N2）等。EHM软件将每天录入的实际发动机性能参数与相同条件下系统内的标准值进行比较，得出主要性能参数的差值，即发动机性能参数值DEGT、DWF、DN1和DN2，同时根据这些差值形成各种短期及长期对应的性能变化趋势报告图。通过对发动机性能变化趋势进行分析，不仅可以了解发动机的性能状况，而且还可以判断一些与发动机相关联的系统故障，比如指示系统故障、放气系统故障等。以下结合实例对常见性能值趋势变化进行分析。一、飞机指示系统故障2006年12月29日，EHM趋势报告显示B-6270飞机（机型为A321）双发巡航参数偏移，即：DEGT、DWF、DN1、DN2突然上升。根据趋势变化规律分析，最先考虑是由于总温（TAT）指示出现偏差。经检查并更换右TAT探头，后续数据恢复正常。当双发全部性能值同时变化时，应首先考虑双发共用参数，即飞机指示参数（ALT、MN、TAT）是否有误差。气压高度（ALT）和马赫数（MN）误差主要影响双发燃油流量差值（DWF），TAT误差影响双发所有性能参数。TAT指示每偏高5℃，双发DEGT下降19℃，DN1和DN2均下降1％，DWF下降1.6％左右。相反，TAT指示每偏低5℃，双发所有性能值会以同比幅度上升。二、发动机EPR指示系统故障2007年5月30日，EHM趋势报告显示B-2288飞机左发V11552(机型为V2533－A5)DEGT、DWF、DN1、DN2突然上升，同时起飞裕度下降4℃。如下图所示根据趋势变化规律分析，首先考虑是由于EPR指示出现偏低故障，表明P2感压管路发生堵塞或P49感压管路出现漏气。工程师立即下发非例行工作检查单对飞机EPR指示系统进行检查，发现P49感压管出现断裂，经更换后数据恢复正常。EPR指示偏差仅会影响单台发动机性能参数。对于V2500发动机来说，EEC通过设定并感受EPR值实际的变化来调节燃油供给从而对发动机进行功率控制。EPR是发动机排气压力（P49）与发动机进气压力（P2）的比值（EPR=P49/P2）。当P2或P49感压管路出现故障时，会造成EPR指示误差。在上面事例中，由于P49感压管漏气导致P49减小，使EPR产生少指误差。EPR每平均少指0.02，DEGT上升5℃，DWF上升3.5％，DN1上升1％，DN2上升0.4％;反之，EPR每多指0.02，各性能参数差值会以同比幅度下降。根据趋势图偏移的方向可以判断EPR是多指误差还是少指误差，从而进一步判断故障的具体发生部位及情况。三、发动机放气系统故障2006年6月21日，EHM趋势报告显示B-6018飞机左发V11654巡航参数突升，具体变化如下图所示：经检查，7A级放气活门电磁阀故障。V2500发动机高压压气机放气系统是为了提高发动机起动性能，增加发动机工作的稳定性，防止发动机在非设计状态时出现喘振而设计的。它包括三个7级和一个10级放气活门，由EEC通过电磁阀控制在起动以及减速、反推等瞬态变化时将活门打开将部分高压空气释放至外涵道，使高压压气机前后之间空气互相匹配以达到防喘目的。该故障是由于7A放气电磁阀故障使7A放气活门在巡航稳态工作时不能正常关闭，从而导致发动机功率损失，造成发动机性能参数突变。四、空调引气故障2007年2月26日和27日，EHM趋势报告显示B-6205飞机左发V11989各巡航参数升高，具体变化值为：DEGT＝+10℃;DWF=+1%;DN2=+0.2%；起飞EGT裕度下降4℃。经查阅起飞、巡航报告显示左侧PACKFLOW指示值为0，如下图所示:而该飞机在地面经操作测试，左发向空调引气实际有工作气流。由此判断为左左发PACKFLOW指示值为0kg/s;右发PACKFLOW指示值为53kg/sPACK流量传感器感压管路故障。经检查发现，左PACK流量传感器感压管路接头漏气。更换传感器并重新紧固管路后数据恢复正常。EHM软件的设计会考虑相关影响发动机性能参数变化的工作系统如空调引气系统的工作状态，经过科学计算与计算机模型标准值进行比较，从而得出主要性能参数的差值。本例中发动机实际工作并未出现任何异常，且相应空调系统实际引气正常，但EHM软件根据PACK流量传感器提供的左发向空调系统无引气的错误指示信号计算得出了错误的性能参数差值，从而得出了类似于发动机性能衰减的错误表象。五、可利用ACARS巡航报告ECW1进行判断的一些故障现象在利用EHM软件进行发动机性能监控的同时，ACARS巡航报告对于发动机性能监控分析来说也是一个非常有用的工具，如前面提到的空调引气、TAT指示等问题，均可通过查看ACARS巡航报告来判断是否异常。ACARS巡航报告还有一个非常重要的参数，对于我们的发动机性能监控有着非同一般的指导意义，即ECW1（16进制）代码。通过查看ECW1代码,可以清楚地了解在巡航报告产生当时发动机的7、10级放气活门工作情况；以及2.5级放气活门，左、右大气数据计算机（ADC）工作是否异常等。相应详细介绍可查询A319/321AMM手册第31-37-73章，节选内容如表1所示：表1ECW1代码含义表1.通过ECW1确认7级活门原因导致的EHM性能偏移通过近一年多的观察，A320系列（尤其是A319）飞机发动机性能监控会经常出现某一天发动机EHM性能趋势突然偏移然后又恢复正常的现象，规律多为：DEGT＝+25℃;DWF=+3%;DN2=+1%。初期出现时我们曾做了大量的排故工作,如检查7、10级放气系统，更换EEC等均未发现导致异常的原因。总结ACARS巡航报告发现这些数据异常点的ECW1代码均为“03504”，而正常报告为“03D04”。将ECW1代码中有差异的第三位16进制数字转化为2进制代码对应查询AMM手册如表1所示:Bit22=0,即“7thBleed#2SolenoidOpened”，也就是说，在出现上述发动机EHM性能趋势偏移时，7A放气活门正处于打开状态。正常情况下，发动机所有放气活门除在在起动时全开外，在起飞、爬升、稳定巡航状态时是处于关闭状态的。然而，当飞机在巡航飞行时处于以下几种特定状态：如低高度、低功率、慢车、特定状态空调引气等会使EEC控制放气电磁阀导致活门打开。所以这几种状态导致的发动机性能参数EHM趋势偏移应视为正常工作状态下的偏移。2.通过ECW1确认10级活门工作状态如表1所示，对于ECW1代码中第二位16进制数字而言，转化为四个2进制代码后最末一位即表1中Bits23=1时表示10级放气活门关闭，也就是说只要ECW1代码中第二位16进制数字为奇数则表明10级放气活门关闭，偶数则表示活门打开。正常ACARS巡航报告中此代码多为“3”。3.通过ECW1确认其它部件工作状态2007年8月29日，B-6205飞机ACARS巡航报告ECW1显示为“0BD04”，将16进制转化为2进制代码对应查询AMM手册如表1知：Bits25和26均为1，表示为“LeftADCLinkFailed”“RightADCLinkFailed”,即左、右大气数据计算机连接故障。航后检查发现CFDS记录“ADM2（19FP2）”信息,经排故后恢复正常。由于ACARS巡航报告是实时传送给地面的，所以利用ACARS巡航报告作为发动机性能状态监控的一个补充工具，明确有关系统部件的工作状态，对于及时发现并判断发动机系统的故障现象，节省排故时间从而节约维护成本是非常有帮助的。结论发动机及其相关系统的工作是非常复杂的。每一个性能参数的变化可能就隐含着其它系统或部件的工作异常现象。仅仅凭借EHM提供的参数分析规律图表（又称指形图）对发动机参数异常进行诊断是远远不够的，也是非常片面的，例如常见的发动机放气系统故障就与EPR指示故障及低压压气机衰减有着非常类似的EHM趋势变化指征。作为发动机性能工程师，我们应擦亮眼睛，注意一切细节，认真分析发动机各系统的工作原理，了解其工作的相互关系;同时注意收集如发动机的水洗、EGT热电偶的更换等各种可能影响发动机性能参数的维护信息。EHM趋势图表分析提供了一个故障早期预警及诊断的工具，如果我们能够利用一切可用信息去补充和完善它，必将会使它为保障飞行安全、降低维护成本真正地发挥出强大的力量。