空中发动机故障判断与分析.

空中发动机故障判断与分析

航空发动机是航空器的动力装置，为其提供飞行推力，被誉为飞机的心脏。在服役过程中，由于不断的启动、关停，以及各种飞行需求，各个部件都承受着复杂的循环载荷。尽管随着制造工艺和维护水平的提高，发动机的可靠性越来越强，但空中停车的情况还是偶有发生。在60年代，平均每年每台发动机失效一次。在今天，平均每台发动机每30年失效一次。这意味着很多现在开始职业生涯的飞行员可能很难机会亲历发动机失效的情况。图1给出了2008年国内外发动机空停千时率。

图1：2008年国内空停情况介绍（民航局飞行标准司）

尽管发动机的可靠性显著提高，但当发动机失效后，由于机组处理不当所导致的事故数量却没有明显变化。这也是我们飞行员需要研究的课题。模拟机训练极大的提高了飞行员处理特情的能力，但是它无法说明所有故障特征，而且有的故障不易识别（如探测系统出现问题）。这令很多飞行员在决断的选择上十分纠结。本文就航班运行中发动机故障的判断与处置展开探讨。

一、发动机火警

发动机火警可以发生在飞行的任何阶段，包括空中和地面。发动机火警一般发生在短舱内，但在发动机核心和气道之外，故而称之为外部火警。通常由以下原因导致：1.泄露。可燃液体遇到高温发动机部件被点燃。可燃液体包括：燃油（自动燃点230℃）；滑油（自动燃点260℃；液压液体（自动燃点450℃）。

2.管道开裂（例如发动机转动部件开裂）。

3.燃烧室开裂（会导致火舌式火焰）。

由于有专门的探测环路和铃声警告，这种故障容易被识别。但是不幸的是，机组人员将看不到，听不到也闻不到发动机起火。这使得飞行员失去了其他参照的对照，有时难以做出最佳决断。

有时油门收在慢车位，火警信号会消失。这说明是可能是由于高温气体吹在火警探测环路上。例如热引起管道开裂。发动机低功率工作时，进气量减小，火警信号消失。这说明发动机并未

着火。发动机火警探测是基于放置在发动机和吊架敏感区域内的温度传感器（环路）工作的。如图2。不同型号的发动机特性不同，放置的位置也不同。单侧环路故障也会引起火警警报。这经常发生在刚刚做完维护的发动机上。准确判断火警警告指示，可以避免不必要的发动机空中关车。

图2：典型火警探测传感器（环路）位置

一般情况下，如果确定判断确实存在火警，需要在第一时间进行发动机关停和拔出灭火手柄，这可以迅速切断发动机的供油，进气，点火。无论何时发生火警，控制飞机状态是最重要的。经过证实，即使在离地后立即出现火警，飞机也有足够的时间爬升到安全高度（公司规定灭火高度为400英尺以上）。着火的破坏性会时间的流失而增强，长时间的燃烧可导致灭火时间增长甚至灭不了火（如灭火器线路烧断），后果是毁灭性的。灭火是一个与时间赛跑的过程，需要在控制好飞行状态的前提下尽可能快的灭火。灭火后不要尝试重新启动发动机，那可能导致复燃。

二、发动机尾管喷火

这是由于发动机内部燃油积压，在启动或关车时，积压的燃油从尾喷管喷出，然后被点燃。发动机的尾部会形成一道十几米长的火焰，场面十分壮观。由于其发生在设计温度很高

（1000-1200℃）的那一部分内，所以对发动机影响不大。但它有可能对飞机本身产生影响（如损坏襟翼）。由于发生区域位于气道内部，通常称之为内部火警。

这个特情无法在模拟机训练中表达，所以机组可能接触较少。尾管喷火仅发动在地面发动机启动火关车期间。由于驾驶舱没有任何警告，这个特情的判断需要依靠机务人员、乘务员或ATC的报告。由于尾管喷火伴随大量火焰，他们可能会汇报为发动机着火。若驾驶舱没有火警指示，不要按照火警检查单处置。而且灭火剂喷射区域位于发动机整流罩与核心之间，执行火警检查单并释放灭火瓶对该故障没有任何效果。如图3。尾管喷火检查单中的很多程序在其他发动机失效检查单中不存在，准确判断将帮助发动机尽快冷转灭火。

图3灭火剂与喷火区域分布图

三、发动机喘振/失速

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，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叫做失速。如果失速叶片过多，会导致压气机喘振。

通常意义上，发动机喘振上说的是压气机喘振。喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率，高振幅的震荡现象。压气机喘振根本原因是气流分离。这种分离是由于压气机工作状态严重偏离了设计工作状态所引起的。以下几种情况会导致发动机喘振：1.发动机性能降低（如压气机叶片开裂或高度磨损）2.吸入异物（如鸟类）或冰3.引起系统故障4.发动机控制故障（燃油控制或喘振保护装置）。

如果在大马力起飞功率下发生压气机喘振，模拟机训练中我们听到的嘭嘭声不足以说明声音的巨大。曾经经历过此种情况的机组在报告中说，那声音好像是有人在他旁边开了一枪。这容易造成机组慌乱，误认为是轮胎爆破或者是炸弹爆炸。航班中的这类事件显示出，机组容易对发动机喘振错误判断导致V1以上中断起飞，冲出跑道造成飞机损坏，乘客受伤甚至死亡。实际上，那仅仅是一声巨响而已。

根据压气机的不同故障，发动机喘振分为以下几种情况：1.单次可自我恢复。机组人员可能听到一声或两声巨响，发动机参数迅速波动。通常在几分之一秒之内，仪表指示就会恢复正常，难以通过观察仪表指示来判断。2.多次可自我恢复。根据不同原因和条件，喘振会发生多次，每次间隔2-3秒钟，然后指示恢复正常。在此期间会伴随EGT的上升。3.机组处置后喘振停止。机组人员会观察到发动机参数连续几次波动。油门杆收回会，参数指示与油门位置相匹配。单如果重新前推油门到高功率，喘振再次发生。在此种状况下，如机组不及时处理，喘振会持续，直至发动机失效。4.机组处理后不可恢复。这将会有一次单一的爆破声。伴随巨响，发动机减速到零功率，就像不供油一样。这通常意味着发动机严重损坏。油门收回慢车后，EGT还将以15℃/秒的速度上升，持续8秒左右，然后回落；N1，N2指示与油门位置一致；燃油流量在2秒内下降到喘振前的25%，在接下来的6秒内继续降至10%。