CFM56-7B發動機防冰系統淺析

屈橋QU Qiao

（國航工程技術分公司重慶維修基地，重慶401120）

0 引言

發動機結冰是飛機防冰系統的重要組成部分，同時該系統也是故障多發系統，正確認識發動機結冰對飛行的危害，防止發動機結冰，及時排除防冰系統故障，以確保飛機的安全運行，是各航空公司共同關注的問題。

1 發動機結冰形成的原因及危害

發動機結冰多發生在混合云中，因為在這些云層中存在溫度低于0度但仍未凍結的液態水-過冷水滴。過冷水滴是不穩定的，當其受到發動機前緣的撞擊擾動時便會迅速凍結從而形成冰。發動機容易結冰的部件主要有：發動機進氣道前緣及內壁、發動機整流罩、整流錐等。當發動機發生結冰時，它不僅直接導致進氣道氣動外型的破壞，降低發動機推力，增大飛行負載，還可能會造成壓氣機的機械損傷，嚴重時甚至導致整臺發動機的破壞，直接引發飛行事故。因此，為了保證飛行安全，發動機防冰十分重要。

2 發動機防冰系統

2.1 發動機防冰系統的工作原理

波音737NG（CFM56-7B）飛機發動機采用熱空氣加溫進行防冰。其工作原理如圖1所示。

圖1 發動機進氣道防冰系統示意圖

當系統工作時，進氣道防冰活門打開，從發動機引氣系統傳來的熱空氣沿著防冰管路，經防冰活門流入進氣道前緣整流罩的空腔內，對進氣道進行加溫。然后經進氣道前緣底部的排氣活門排出機外。整個過程中，進氣道防冰壓力電門對防冰活門下游的熱空氣壓力進行監控，并視情況做出響應以提醒駕駛艙內人員采取合理的處置措施。

2.2 防冰系統部件簡介

2.2.1 進氣道防冰活門 進氣道防冰活門用于控制進入進氣道的熱空氣流量，限制下游管道壓力不高于50psi，活門為電控氣動的蝶形活門，并且在本體上有機械式的活門位置指示。其工作原理如圖2所示。

圖2 進氣道防冰活門工作原理

當系統不工作時，活門由彈簧加載在關閉位；當電磁閥通電后，上游管道的壓力進入活門內部調節器，經調節后的壓力進入作動器上部腔室，克服彈簧阻力從而使活門打開，并對下游管道壓力進行限制。同時，當活門處于打開（或關閉）狀態時，會接通相應的打開（或關閉）位置電門用以向駕駛艙反饋活門的位置狀態。

2.2.2 進氣道防冰壓力電門 壓力電門用于監控防冰活門下游管路的氣體壓力。當下游出現超壓（＞65psi）后，壓力電門會接通駕駛艙內P5-11面板上琥珀色的COWL ANTI-ICE故障指示燈。

2.2.3 駕駛艙內部件 ①發動機防冰（ENG ANTIICE）接通電門，用以控制發動機防冰系統控制電路的通斷，位于防冰控制面板P5-11上。②進氣道防冰活門打開（COWL VALVE OPEN）位置指示燈，用以向駕駛艙人員提供防冰活門的位置指示，位于防冰控制面板P5-11上，包括以下三種狀態：1）熄滅—電門處于OFF位，且活門處于關閉位；2）暗亮—電門處于ON位，且活門處于打開位；3）明亮—電門位置與活門位置不一致，或活門處于轉換過程中。③壓力指示（TAI），顯示于中央上DU，包括以下兩種狀態：1）綠色—電門處于ON位，且活門處于打開位；2）琥珀色—電門位置與活門位置不一致信息超過8秒鐘。

2.3 發動機防冰系統常見故障分析及航線處置方法

2.3.1 琥珀色的COWL ANTI-ICE故障指示燈亮 主要發生在發動機大功率工作時，且機組經常反映在收油門后故障消失。該故障多為防冰活門故障所致，對此，可以對壓力電門S806以及系統線路進行量線檢查，通過排除法加以判斷。該故障廣泛反映于世界機隊，經查閱波音737NG-FTD-30-01005 和 737NG-FTD-30-06001，Honeywell生產的件號為3215618-2/-3的防冰活門，在發動機高引氣壓力不穩定氣動力作用下，活門內部基準壓力調節器和軸承等在3000-4000飛行小時后會出現過度磨損，從而導致活門調壓失效。為此，波音公司先后發布了SL-737-30-017和SL-737-30-019-A，建議航空公司對防冰活門進行送修改進升級為3215618-4/-5，同時，波音在維護手冊AMM 30-21-11/701中提供了對最新構型防冰活門3215618-5進行在位清潔的維護程序，以提高活門的可靠性。

2.3.2 琥珀色TAI指示 該故障常伴隨著COWL VALVE OPEN燈明亮狀態。經咨詢部件修理廠家，活門內部污染和軸承銹蝕是造成故障的常見原因之一。防冰活門在氣路較臟及高溫環境等惡劣條件下長期工作，便會引起內部軸承轉動干澀、蝶型葉片卡阻等，進而導致活門無法打開到工作位置或者完全無法打開。

2.3.3 故障處置 經查閱，機組飛行操作手冊中規定，當出現“COWL ANTI-ICE”燈亮時，要求機組先收油門檢查燈是否熄滅，如果熄滅可以繼續正常飛行；如果燈仍然點亮，則需按照MEL對故障進行保留放行，并在適當的時機對活門進行更換以徹底排除故障。

3 總結

據國航工程技術分公司故障信息網統計，僅2013年整個737NG機隊反映發動機防冰系統故障62起，其中因防冰活門故障所致49起，約占總量的79%。因此，除了在航線運行過程中快速地判斷、處理此類故障，如何通過大量有效的可靠性數據分析，尋求經濟效益與成本控制的平衡點，在適當的時機對防冰活門進行定期送修更換以減少航線運行的壓力，以及對防冰活門進行進一步的性能改進，是未來需要航空公司和制造廠家進一步思考的問題。

[1]Boeing 737-600/700/800/900 AMM,Part I,SDS D633A101-BEJ FEB 15/2014.

[2]Boeing Fleet Team Digest 737NG-FTD-30-01005.

[3]Boeing Fleet Team Digest 737NG-FTD-30-06001.