某型飞机发动机在役过程中的孔探检测

董务江

（南方航空公司 新疆分公司 飞机维修基地，乌鲁木齐 830016）

某航空公司新疆分公司在1997年8月1日购进了五架由Avions de Transport Regional公司制造的ATR－72双螺旋桨民航机，该飞机使用的是PW－127F发动机。PW－127F发动机由螺旋桨、压气机（低压压气机（LPC）、高压压气机（HPC））、燃烧室（CC）、高压涡轮（高压涡轮导向器（HPTNGV）、高压涡轮叶片（HPT）、罩环（HPT罩环））、低压涡轮（低压涡轮导向器（LPTNGV）、低压涡轮叶片（LPT）、罩环（LPT罩环））功率涡轮1～2级（PT）转子和导向器、附件等部件组成（图1）。检测工作。

图1 PW－127F发动机

ATR飞机于2011年5月1日退役，近14年的在役飞行小时为140075h，总起落115920次。PW－127F发动机孔探约900余台次，如2003年8月9日～2011年6月23日共计612台次；1998年10月14日～2009年8月17日故障吊发共计88台次。因孔探发现超标损伤吊发47台次，孔探视情监控使用31台次，其它原因吊发10台次，孔探吊发占总吊发数的88.6%。因此回顾、分析、总结PW－127F发动机在役运行过程中的孔探工作，对于今后的孔探工作是十分必要的。

1 高发性单一损伤

1998年10月7日，在对ATR飞机3025号PW－127、FAV0033号发动机（800h）孔探检查时，发现发动机燃烧室外环主冷却环局部材料丢失（图2），长度达120mm，相应维修手册并无具体要求。将此情况反映给发动机制造厂家普惠公司后，普惠公司就此下发了服务通告，要求对该型号的发动机燃烧室外环主冷却环在500h内进行孔探检查（原检查时间为800h）。在随后的2年时间里，这样的损伤在该型号的其它发动机上也相继出现。期间因发动机热部件损伤超标吊发共13台，而因燃烧室外环主冷却环损伤吊发10台，其故障吊发率占到总故障吊发的83%。

图2 燃烧室外环主冷却环孔探结果

在发动机制造厂家没有给出合理的解释之前，工程技术部门也在努力寻找解决的方案。最终结论为：① 燃油喷嘴通道内的积碳造成喷油的不均匀，使得局部温度过高。② 新疆地区沙尘的原因，造成冷却气路不畅，致使发动机燃烧室外环主冷却环局部烧蚀脱落。烧蚀脱落的金属熔渣堆积在高压涡轮叶片表面堵塞冷却通道，使得高压涡轮叶片表面温度过高，形成叶片前缘、后缘、叶尖烧蚀。

高压涡轮叶片叶尖和叶面的状况是获得额定功率的关键，工程技术部门提出了定期水洗发动机、定期孔探检查燃油喷嘴、缩短更换燃油喷嘴时间的方案。然而问题并没有得到有效的改善。为了保证飞机的飞行安全，孔探监控的时间最终限定在20个飞行小时。

从工程技术来讲，一个部件在某一个部位反复出现特定损伤，不是部件的设计问题就是该部位的加工工艺或材料选用上有问题。在多次的信息反馈下，发动机制造厂家更改了外环主冷却环的材料及加工工艺，使这一问题得到了根本的解决。

2 突发事件的应急处理

2.1 空停事件

2009年3月13日，ATR－72／B－3027飞机在执行某次飞行时，左发（PW－127／AV0045）发生空中停车事件。地面检查发现该发第一级功率涡轮转子一片叶片断裂，第二级功率涡轮转子叶片全部被打断。经现场和孔探检查，证实该发空停是由于发动机第一级功率涡轮叶片断裂，并将下游部件打伤所致（图3）。检查发现：

图3 AV0045空停后的外貌

（1）所有的第二级功率涡轮转子叶片从叶根部位断裂。

（2）2～3点钟位置的第二级功率涡轮导向器叶片断裂，其它位置的导向器叶片均严重打伤。

（3）有一片第一级功率涡轮转子叶片从根部断裂，其它转子叶片后缘明显打伤，但这些叶片的前缘均状况良好。

（4）低压涡轮转子、导向器叶片状况正常。

（5）高压涡轮转子、导向器叶片状况正常。

（6）进气道、低压压气机和燃烧室状况正常。

（7）左发尾喷管和隔热护套均有损伤现象。

（8）从跑道收集到了大量的金属碎屑。

查阅空停发动机AV0045的近期孔探资料发现：

（1）2008年8月28日，孔探发现燃烧室外环多处烧蚀且其中有两处有裂纹、烧洞，6点钟方向的外环有材料丢失现象（长度为两个小冷却孔的间距）；一片HPT NGV叶盆处烧蚀并有裂纹，在发动机维护手册允许范围内。

（2）2008年11月8日，在上次发现的损伤基础上发现燃烧室外环7点钟方向有两处材料丢失现象，其它损伤没有扩展，在发动机维护手册允许范围内。

（3）2009年1月11日，孔探上次发现的损伤没有扩展

（4）自2008年11月1日至今，AV0045发动机没有故障记录。

AV0045空停后的孔探照片见图4。

2.2 桨叶被卡事件

2007年04月10日和2007年05月23日，3022飞机的右发AV0033和3025飞机的右发AV0039在飞行停场后，车间维护人员发现其桨叶被卡住不能正常转动，并发现第2级功率涡轮叶片有不同程度的打伤现象。经孔探检查发动机的热部件，发现此两台发动机的损伤情况相似，均为第1、2级功率涡轮转子叶片严重打伤，导向器上部材料严重脱落，其中AV0039发动机的第1级功率涡轮转子叶片离根部1／3处断裂。

在此情况下，为了避免发动机再次损伤，公司要求在厂家未提供相应的检查方法之前，根据发动机的损伤情况和现有的孔探设备及孔探能力，对装机后的PW－127F发动机进行检查。反复的检查与分析后认为，造成发动机严重损伤的直接原因是由于第1级功率涡轮转子叶片因扭矩过大致叶片断裂，而将其它部位打伤。为了提前有效检查到转子叶片的损伤，避免造成二次损伤，最终确定了结合飞机做周检时，对第1、2级功率涡轮转子叶片及罩环进行孔探检查，重点检查第1级功率涡轮转子叶片上的裂纹缺陷的方案。

2.3 空停反映的管理问题

自引进该型号的飞机以来，PW－127F发动机孔探就没有得到相应的培训，孔探技术人员只能通过实践总结经验，因为经验的获得需要一个时段的过程，以至于技术人员在很长的时段里不能很好地把握孔探的技能及损伤部位的界定，而该过程可以通过培训得到缩短。

上级部门主管的重视是孔探人员提高技术的关键。

3 发动机孔探、视情监控与维修成本控制

发动机各部件：如高压、低压、风扇叶片，热部件（燃烧室、高、中、低压涡轮叶片）是允许有损伤的，并在发动机维修手册中规定了其损伤容限。损伤的扩展是一个渐进的过程，在不增加维修成本的前提下，提高平均故障工作时间，可以降低飞机的营运成本，因此把握损伤发展的过程非常关键。随着损伤的渐进，要随时调整监控的时间间隔，预防损伤的突变，以确保飞机发动机的安全有效，孔探检查在此起着至关重要的作用。

图4 空停AV0045的孔探照片示意

以PW－127F发动机AV0045为例：此发动机在2003年7月8日（飞行总小时6864h，起落5328架次）送厂大修，2003年8月25日修理返回，同年11月23日吊上3026飞机使用。表1是其孔探记录。

至2005年2月4日，其因6，7号轴承腔泄露润滑油返厂修理，至此总飞行小时10113h，总起落8327架次，修理后飞行小时3249h，飞行起落2999架次。从孔探记录中可以看出，随着热部件损伤部位的不同，损伤程度的不同和损伤发展速率的不同，技术人员随时调整孔探监控的时间间隔，以预防损伤的突变。

4 结语

14年的ATR飞机在役营运总算圆满结束，反思14年的维护过程，所得如下：

（1）专业技能的培训十分必要。然而，现行的孔探培训一般都是在新发动机上教程，随后完全靠自我的长时间经验积累，对提高孔探人员维修经验及综合技能相当不利。PW－127F发动机维护的过程说明，培训要切合实际，要与相关的单位取经交流，要定期到相关的发动机维修厂家分解实习，才能使孔探专业技术人员对各个热部件的损伤形态、发展趋势、认识判定有一个全面的结构上的理解。

表1 AV0045孔探记录

（2）对于单一多发损伤，一定要向发动机制造厂家反映，坚持找到解决的方案。PW－127F发动机冷却环损伤的最终解决就是一个典型的范例。

（3）突发故障一定要与专业主管技术人员沟通分析，找出发生故障的原因，要勇于说明自己的观点。笔者在AV0045空停前两年就打过该损伤的专题报告，事后证明笔者的分析是有道理的。

（4）孔探专业技术人员可以在控制损伤扩展、维修成本控制、预测大修及修理费用等方面做许多工作，也可以参与到发动机热部件损伤机理的分析。PW－127F发动机AV0045空停过程的全程参与，使得孔探专业技术人员从更深的层面得到了提高。