V2500发动机状态监控浅议

V2500 发动机状态监控浅议
作者/陶弢（机务部发动机机队管理中心）
航空发动机一直被喻为飞机的心脏，其安全性，可靠性与航空公司飞行安全 有着密切而重要的联系，而且在很大程度上还会影响着公司运营成本，而安全和 效益作为航空公司生存和发展的两大要素，是我们必须并重的。发动机内部结构 复杂，工作环境恶劣，而且存在很多不可预料因素，其健康状况的突然改变或恶 化，都会对飞机或发动机机队营运的安全和效益造成巨大的后果，如何把握发动 机性能变化的脉搏，既确保发动机的可靠运行又延长其在翼使用寿命？答案只有 一个，就是必须加强发动机状态监控。
EGTredline）相比较，得到该发动机计算参考点的起飞 EGT 裕度（标记为：EGTmargin）， 最后经修正得到指定条件下的 EGT 裕度（标记为：Margin）,具体计算公式如下（以
下计算涉及的温度单位都为℃）：
第一步，总温修正：
1.050
1.050
EGTC.O.=[(EGTactualL+273.15)*288.15 ]/(TAT+273.15)
5.0
注：Mn——飞行马赫数 EPRI——推力比指示值 CAI——发动机防冰（引气关闭为 0，打开为 1） WAI——机翼防冰（引气关闭为 0，打开为 1） ECS——环境控制 系统引气状态（引气关闭为 0，打开为 1） 第三步，求出起飞 EGT 裕度计算参考点的 EGT 基线值：
2
4
3
2
EGTC.B.O.=C1(MnC) + C2(MnC) + C3(EPRIC) + C4(EPRIC) + C5(EPRIC) +
（其它型号发动机就不一一列举了）
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第二步，求出观察点的 EGT 基线值：
2
4
3
2
EGTB.O.=C1(Mn) + C2(Mn) + C3(EPRI) + C4(EPRI) + C5(EPRI) + C6(EPRI)+C7+
3
C8(Mn*EPRI) + C9(CAI)+ C10(WAI)+ C11(ECS)
3
C6(EPRI)+C7+ C8(MnC * EPRIC)
同样以 V2527-A5 发动机为例，MnC =0.30 EPRIC =1.403 注：V2500 各型发动机的计算点状态均为：海平面，OAT 外界场温 30℃，TAT 总 温 35.5℃，Mn 飞行马赫数 0.30，但 EPRIC 各不相同,其数值可查 IAE 相关服务信 涵。 第四步，求出计算参考点的 EGT 值：
参考发动机厂家 IAE 全运营者电传 A0W 1069，分析认为可能为高压涡轮第 2 级空 气封严存在裂纹，经发动机厂家 IAE 公司认可将该发换下索赔修理，并在该发返
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厂分解后确认，其高压涡轮第 2 级空气封严裂纹周向达 180 度，如果该封严断裂 将引起其后发动机叶片的严重二次损伤，造成发动机空中停车。
系统及指示系统，为航线部门排除故障提供指导。
例如，2003 年 6 月 10 日，B-6025 飞机左发监控参数趋势发生突变（△EGT +45
℃，△FF +8%，△N2 +1.2%，△N1 0.0%），通过 V2500 发动机指印图分析，判定
故障原因为发动机气路存在漏气，经航线部门检查发现 PRV（压力调节活门）处存
因此判定该发 FF 存在指示问题，航线部门更换后，该发性能趋势恢复正常。
我们通过 EHM 监控软件的排序功能，对川航整个 V2500 发动机机队各发的
性能进行排序，从中可以找出机队中性能差的发动机，重点监控，并通过对各个
时期性能排队报告的比较，掌握各台发动机的性能衰减情况，以便采取针对性的
维护措施，比如发动机气路清洁，防止发动机性能迅速恶化。
各型 V2500 发动机的调整表各不相同，在此仅以 V2527-A5 发动机为例，EGT 裕 度调整表如下（横坐标表示 OAT 场温，纵坐标表示所求条件下的 EGT 裕度与计算 点的 EGT 差值），利用下表，根据插值法可求得该 EGT 裕度修正值△EGT，然后 可求得指定条件（起飞机场场高、场温）下的起飞 EGT 裕度： Margin= EGTmargin +△EGT
在漏气现象，拧紧连接螺栓，故障现象消失，论证了发动机监控参数趋势分析的
正确性。
例如，2005 年 8 月 19 日，通过 EHM 监控发现 B-2373 飞机左发 FF 负向漂移
2.5%，EGT 缩引值负向漂移 5%，N1 负向漂移 0.7%，N2 负向漂移 0.3%，经 GSE 软
件辅助分析后，确认 P2/T2 探头出现问题，经航线部门更换 P2/T2 探头后，该发
EGTactualL 由 EGTobserved 决定，比如针对 V2527-A5 发动机，
如果 EGTobserved<610,
EGT =EGT actualL
observed
如果 610<=EGTobserved<635， EGTactualL=1.4*EGTobserved –244
如果 EGTobserved>=635, EGTactualL=EGTobserved+10
性能趋势恢复正常。
又例如，我们曾多次发现燃油流量传感器指示存在问题，影响了发动机性能
监控的正常进行。2004 年 2 月 26 日发现，B-2340 飞机右发近期△FF 偏移量较大，
左右漂移严重，且△FF（大约+6.4%）与△EGT（大约+44℃）不成比例（注：在 V2527-A5
发动机 FF 及 EGT 不存在指示问题的情况下，△EGT 为 10℃，△FF 大约为+1.16%），
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气流运动受影响，热能转换为动能的效率降低，导致排气温度过高，起飞 EGT 裕 度较低，又或者由于燃烧室烧蚀严重，影响火焰的稳定性，导致燃烧室内温度场 分布不均，局部温度过高，使得起飞 EGT 温度升高，裕度下降。例如：2003 年 1 月 22 日川航通过对发动机起飞 EGT 裕度的计算发现 B-2373 飞机右发起飞 EGT 裕 度很低，为 0.02℃（基于以下状况评估：海平面；起飞 EGT 红线值 645℃；外界 场温 30℃；马赫数 0.30；总温 35.5℃；EPR1.403），显然该发性能严重恶化，为 了飞行安全，我们立即安排对该发进行孔探，发现燃烧室烧蚀严重（但未超过手 册限制），压气机和涡轮叶片也有一定的污染，由于处于春运时期，为保证安全 和运力，因此决定对该发使用条件进行限制，避开高温高原短跑道机场，同时立 即清洗该发核心机，在一定程度上恢复该发性能，最终，该发成功度过了春运运 力高峰期，既保证了飞行安全，又为公司保证了运力。 四． 振动值监控

1.050
EGT=（EGTC.B.O + EGTC.O. +EGTB.O.）*[（TAT+273.15）/288.15] -273.15
第五步，求出计算参考点的 EGT 裕度： EGTmargin= EGTredline -EGT
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同样以 V2527-A5 发动机为例，EGTredline =650 注：EGTredline 各型 V2500 发动机各不相同，其数值可查 IAE 相关服务信涵。 第六步，根据 EGT 裕度调整表，将 EGT 裕度修正到所需的条件（场高、场温）下。
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得四个关键性能参数（EGT、FF、N1、N2）的换算值，将其与基准值（标准性能）
进行比较，获得性能参数的相对变化值，并绘制为趋势图，监控人员将依据趋势
图各个参数的变化关系，监控发动机状态和进行故障诊断。
我们通过对发动机短时间内监控参数的变化趋势分析，结合 V2500 发动机指
印图，对一些可能的突发性故障进行诊断，并将故障隔离到发动机的各部件和子
滑油系统作为发动机的内部润滑、热交换介质，它的工作情况的好坏直接影 响着发动机和一些附件的正常工作，对发动机的使用寿命以及运行安全都产生重 大影响，所以我们必须对滑油系统加强监控。
川航每天对在翼所有 V2500 发动机滑油消耗量进行监控，目的为了及时了解 滑油系统的工作情况，防止由于滑油系统封严性不好，引起滑油外漏，发动机本 体润滑不好等，对发动机本体造成严重的损害，为航空安全带来巨大的隐患。具 体方法是，将前一次滑油添加量除以前后加油间隔飞行小时，即可获得实时的滑 油消耗量，将所得滑油消耗量值与 0.30 夸脱/小时（手册规定）相比较，以判断 滑油消耗量是否正常，获得判断发动机可用性的依据。同时在滑油实施分析的基 础上，将滑油消耗量进行 7 天滚动平均，获得比较准确的滑油消耗量趋势，更清 楚地观察滑油系统的变化情况，并通过对各台发动机滑油消耗率的比较，将滑油 消耗率较高的发动机予以重点监控，必要时，对滑油系统或发动机进行检查，以 期防患于未然。 六． 结束语
发动机振动值监控是利用发动机稳定巡航状态的高/低压系统振动值变化趋 势来反映发动机的机械状况，低压转子和高压转子的动平衡状况，以尽早发现发 动机本体可能存在的一些机械缺陷，避免引起进一步的损伤。2005 年 3 月底，通 过 EHM 监控软件发现 B-2371 飞机左发高压系统振动值突然增加，详见下图：
由于川航 V2500 发动机机队属于 V2527、V2527M、V2527E、V2530 和 V2533 同型多
功率发动机混合型用户，利用各功率间的发动机起飞 EGT 裕度差，合理的进行梯
次使用，在保证安全可靠的情况下，延长发动机的寿命，减少发动机的单位使用
成本。可见它对我们也是一个重要的控制运营成本的参数，更要求我们对每台发
同时，我们也利用 GSE 软件编制了一个发动机低压转子振动值监控程序，如 果发动机运行中低压转子振动值超过 2.0，DMU 将自动打出发动机振动超限报告， 为航线部门排除故障提供依据，并为航线部门配平风扇叶片提供数据来源。通过 该报告，我们已发现了数起发动机振动超限情况，并及时采取了措施，改善了发 动机的机械性能状况。 五． 滑油监控