孔探技术在民航发动机故障判断中的应用

邓 晖 ，徐国富 ，莫竞荣 ，张泽平

（1.中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410012；2.南航湖南分公司飞机维修厂，湖南 长沙 410137）

现代民用飞机使用的发动机工作环境苛刻，随着发动机服役年限的增长，关键部件性能下降，形成缺陷和破损，出现故障的概率逐年增加。近年来某公司机队已出现多起燃烧室、压气机等部位损伤的案例，有些损伤导致非计划换发，对机队的平稳运行造成极大的影响。另外，发动机遭受鸟击或外来物撞击时，也有可能对发动机的核心机造成损伤，发动机孔探可有效发现发动机内部缺陷和损伤，对避免非必要的换发，避免人力浪费，降低发动机维修成本，保障发动机正常工作和安全运行，防止发动机空中停车具有重要意义。

1 孔探流程的设计

针对发动机性能下降和外来物撞击等情况，保证孔探工作者对发动机的检查全面仔细,准确发现和判断故障，是研究的方向。通过制定发动机孔探流程可有效提高孔探人员在孔探检查过程中的敏感性，设计的孔探流程如图1所示，通过严格遵照流程，保证对发动机内部的检查全面准确，在实际运用中取得了良好的效果。孔探工作者在获取孔探图像信息后须查阅相关发动机型号手册，发动机上次孔探报告，根据手册对发动机损伤部位的描述，判断损伤部件是否需要更换或换发。首次发现的故障与缺陷，其部位及尺寸须用详细的附图标明或者拍照说明；重复检查的项目要说明故障与缺陷的发展情况；对于重大故障与缺陷，每次重复检查时均需用详细的附图标明或者拍照说明，以确认损伤发展情况。

图1 发动机孔探流程

2 发动机孔探典型缺陷判断

现在各航空公司使用AMM作为孔探工作的执行标准,孔探检查取得核心机的损伤部位、类型、尺寸等详细数据后,发动机孔探工程师将实际损伤数据与AMM的标准对比,以判定损伤的严重程度,并根据手册标准来确定孔探的重检循环或直接换发。在实际工作中,发动机核心机同一部件的同一区域,可能存在着多种不同类型的损伤，因此在进行核心机损伤评估和确定处理措施时,需要参照AMM的标准对不同的损伤分别进行判断，最终综合比较各个损伤的处理措施,将其中最严苛的标准作为判断的最终依据。

（1）V2500发动机孔探检查。2017年3月 28日，某V2500-A5发动机，执行750FC检查，孔探检查高压压气机3级转子叶片凸台，一级高压涡轮叶片和涵道体涡轮叶片及高压一级叶片外部空气封严环，高压涡轮二级叶片和涵道体。孔探发现新损伤，HPC Position:LEADING EDGE ZONE B，FROM PLATFORM：2.75mm有材料缺失；材料缺失尺寸Dimension:THE MAX DEPTH:0.48mm，最深处0.48mm，缺陷数DEFECTS NUM ON THIS BLADE:1EA。参考空客飞机维修手 册 ，AMM72-00-00-200-016-B01Para4.C.（2）.（a）.2 对 于HPC叶片区域B损伤，如图2（c）所示，如果材料缺失或者撕裂损伤深度小于或等于0.005英寸（0.127mm），发动机可用，否则不可用，此处深度0.48mm，经评估损伤超出标准，发动机不可用，飞机停场。对于此处缺陷，需要对HPC 3级叶片在翼打磨，通过打磨确保该处缺口损伤不会产生应力集中，避免产生裂纹，叶片撕裂等严重后果，这对保证发动机的安全运行至关重要。孔探结果如图2所示。

图2（a） 损伤深度图

图2（b） 损伤距离凸台距离

图2（c） V2500 HPC3叶片区域划分

图3（a） 斜面开口区域图

图3（b） 平面开口区域图

图3（c） 开口区域面积

（2）CFM56发动机孔探检查。2017年4月14日，某CFM56-5B发动机孔探HPTN，检查发现一片HPTN叶片开口区域材料丢失，比较上次孔探检查结果，丢失区域有发展，斜面开口区域面积41.89mm2，平面开口区域面积43.12mm2，如图3所示，上表面开口区域面积58.18mm2，均超过手册标准39.1mm2，没有超过290mm2，且开口两端均有轴向裂纹延生至叶片前缘冷却孔ROW1。参考手册AMM 72-00-00-200-025-A01 4.A.7.F.（1），For 5B/P，5B/3 and 5B/3 PIP：Convex surfaces of airfoil missing material，from cracking or burn through：Convex surfaces of airfoil missing material，from cracking or burn through，up to 0.45in2（290mm2）per vane.25 cycles.25FC内更换发动机。

3 孔探技术的发展方向

目前，单纯将测量数据输入计算机，通过某些软件的简单处理并不能准确判别缺陷的严重程度，更多的是维修技术工作者通过图片的测量与AMM手册和工作单卡上的要求来判定。所以，孔探缺陷的发现及孔探缺陷的精确测量是后期分析的基础，这就对孔探设备和工作者都提出了极高的要求。现阶段，主要孔探设备供应商提供的设备可对发动机的内部缺陷进行精确的测量，随着设备进一步的发展，对孔探工作者专业知识和经验要求越来越高，需加强孔探工作者专业培训，培养积累更多操作和对损伤的评定经验，同时，为提高工作效率，对于能准确判别缺陷的软件的开发，也是民航发动机孔探发展的方向。

［1］王炳正.发动机孔探中的技术管理［J］.航空维修与工程，2012，（6）：85.

［2］于辉.孔探技术及其在航空发动机维修中的应用［J］.航空制造技术，2005，（6）：94-95.

［3］李华.基于孔探图像分析的航空发动机故障诊断专家系统研究［D］.南京：南京航空航天大学，2015.

［4］陈宏杰.基于孔探数据的民航发动机健康管理研究［D］.厦门：厦门大学，2014.