CFM56—5B發動機AGB碳封嚴漏油分析

施亞中++崔建雷

摘 要：CFM56-5B發動機附件齒輪箱（AGB）碳封嚴常見漏油故障，導致航班延誤或取消。在分析AGB碳封嚴的工作原理和統計歷史故障數據的基礎上，給出了用威布爾分布計算軟時限和預測備件數目的方法，提出了切實有效的改進措施，保證了航班安全、正點。

關鍵詞：CFM56-5B發動機 碳封嚴 威布爾分布 漏油

中圖分類號：V267 文獻標識碼 A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0082-02

1 AGB碳封嚴漏油故障分析

1.1 CFM56發動機AGB碳封嚴工作原理

CFM56系列發動機AGB碳封嚴包括一個動封嚴（轉動環或碳封嚴）和一個靜封嚴（固定在齒輪箱上），動封嚴和靜封嚴之間的接觸面是堅硬的金屬面和軟的碳面。AGB碳封嚴有兩種可選構型，一種為磁性封嚴（Magnetic Seal），另一種為彈簧加載的碳封嚴（Spring-loaded Seal）[1]。磁性碳封嚴是通過磁性將動封嚴和靜封嚴吸合在一起，并通過O型環的適當膨脹進行封嚴。彈簧加載的碳封嚴是通過帶彈性的靜封嚴組件緊壓住動封嚴，并通過O型環的適當膨脹進行封嚴。

1.2 碳封嚴漏油分析

通過對CFM56發動機AGB碳封嚴工作原理進行分析，碳封嚴漏油的最大可能性為動/靜封嚴的碳層磨損和O型封嚴環失效。動/靜封嚴的碳層磨損與其在翼時間密切相關—在翼時間越長，失效的可能性就越大[2]。而O型封嚴環失效與其過度膨脹或變形密不可分—這不僅與工作者的裝配施工有關，還與發動機滑油特性和封嚴環的材料特性有關。CFMI調查發現，若發動機使用了牌號為BP2197的滑油，且O型封嚴環的材料為氟碳VITON-E，則O型封嚴環易碎且膨脹率高達30%～35%。

2 控制措施

2.1 使用新的碳封嚴

CFMI設計并制造了新的AGB碳封嚴的封嚴材料——將碳封嚴的O型環的材料升級為VITON-GLT，并下發了服務通告SB72-0660（CFM56-5B）。機隊中所有都使用BP2197滑油的發動機，禁止將使用舊的O型環材料的碳封嚴，并要求航材部只能訂購最新改進的碳封嚴。同時，對航線工作者進行了碳封嚴拆裝的現場培訓，并將重點注意事項加入了相應的標準非例行工作單。

2.2 建立合理的更換梯次

考慮到航材成本和飛機簽派可靠性的要求，對碳封嚴更換進行軟時限控制。軟時限的決定采用威布爾分析得到。

威布爾分布密度函數為[3]：

（1）

式中：m—形狀參數，衡量壽命的離散程度；

η—尺度參數，又稱特征壽命，是衡量壽命水平的單位尺度；

δ—位置參數，又稱保證壽命，即在δ以前不會失效。在這里δ=0

可靠性壽命為：

（2）

平均壽命MTBF（Mean Time Between Failures）[4]：

（3）

目前機隊中因非計劃更換的AGB碳封嚴集中在IDG和起動機碳封嚴，下面就上述兩個部件的更換情況進行統計分析。

威布爾計算得到機隊的IDG碳封嚴的平均無故障時間為13029 h（算術平均為12989.07），所以IDG碳封嚴的軟時限為13000 h。

計算后，平均無故障時間為17622 h（算術平均為17829.35 h），因此起動機碳封嚴的軟時限可以定在18000 h。

根據上面確定的軟時限，結合最近定檢或停場更換。對高壽的碳封嚴，更換完畢后，漏油情況已極大減少，減少了相應的的航班延誤和取消。

備件預測

備件計算可以用以下公式：

（4）

式中；

—需要的備件數目；

—— 一年內送修的次數；

—— 送修周期；

—— 一年內的天數；

—— 與可靠性有關的影響因子；

該機隊有31架飛機，發動機數目62臺，機隊的年飛行小時100，000 h，IDG碳封嚴和起動機碳封嚴的送修周期都為40天，如果要求的可靠性為95%，則應該為1.75，所以根據以上公式計算若能保證4個起動機碳封嚴備件和4個IDG碳封嚴備件周轉，將大大降低因發動機漏油而導致的航班延誤。

3 結語

針對CFM56-5B發動機AGB碳封嚴漏油嚴重的情況，制定主動更換的管控措施，更換新件和軟時限同步進行，既能控制航材成本，又能大大降低因發動機AGB漏油而導致的航班延誤取消。

參考文獻

[1] A319/A320/A321 Aircraft Maintenance Manual Rev.037，Airbus，2013.

[2] 夏存江.CFM56-7B發動機滑油滲漏分析[J].燃氣渦輪試驗與研究，2008（21）：50，54-57.

[3] 姜興渭，宋政吉，王曉晨.可靠性工程技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2005：208-220.

[4] http：//reliawiki.org/index.php/The_Weibull_Distribution， 2013.endprint

摘 要：CFM56-5B發動機附件齒輪箱（AGB）碳封嚴常見漏油故障，導致航班延誤或取消。在分析AGB碳封嚴的工作原理和統計歷史故障數據的基礎上，給出了用威布爾分布計算軟時限和預測備件數目的方法，提出了切實有效的改進措施，保證了航班安全、正點。

關鍵詞：CFM56-5B發動機 碳封嚴 威布爾分布 漏油

中圖分類號：V267 文獻標識碼 A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0082-02

1 AGB碳封嚴漏油故障分析

1.1 CFM56發動機AGB碳封嚴工作原理

CFM56系列發動機AGB碳封嚴包括一個動封嚴（轉動環或碳封嚴）和一個靜封嚴（固定在齒輪箱上），動封嚴和靜封嚴之間的接觸面是堅硬的金屬面和軟的碳面。AGB碳封嚴有兩種可選構型，一種為磁性封嚴（Magnetic Seal），另一種為彈簧加載的碳封嚴（Spring-loaded Seal）[1]。磁性碳封嚴是通過磁性將動封嚴和靜封嚴吸合在一起，并通過O型環的適當膨脹進行封嚴。彈簧加載的碳封嚴是通過帶彈性的靜封嚴組件緊壓住動封嚴，并通過O型環的適當膨脹進行封嚴。

1.2 碳封嚴漏油分析

通過對CFM56發動機AGB碳封嚴工作原理進行分析，碳封嚴漏油的最大可能性為動/靜封嚴的碳層磨損和O型封嚴環失效。動/靜封嚴的碳層磨損與其在翼時間密切相關—在翼時間越長，失效的可能性就越大[2]。而O型封嚴環失效與其過度膨脹或變形密不可分—這不僅與工作者的裝配施工有關，還與發動機滑油特性和封嚴環的材料特性有關。CFMI調查發現，若發動機使用了牌號為BP2197的滑油，且O型封嚴環的材料為氟碳VITON-E，則O型封嚴環易碎且膨脹率高達30%～35%。

2 控制措施

2.1 使用新的碳封嚴

CFMI設計并制造了新的AGB碳封嚴的封嚴材料——將碳封嚴的O型環的材料升級為VITON-GLT，并下發了服務通告SB72-0660（CFM56-5B）。機隊中所有都使用BP2197滑油的發動機，禁止將使用舊的O型環材料的碳封嚴，并要求航材部只能訂購最新改進的碳封嚴。同時，對航線工作者進行了碳封嚴拆裝的現場培訓，并將重點注意事項加入了相應的標準非例行工作單。

2.2 建立合理的更換梯次

考慮到航材成本和飛機簽派可靠性的要求，對碳封嚴更換進行軟時限控制。軟時限的決定采用威布爾分析得到。

威布爾分布密度函數為[3]：

（1）

式中：m—形狀參數，衡量壽命的離散程度；

η—尺度參數，又稱特征壽命，是衡量壽命水平的單位尺度；

δ—位置參數，又稱保證壽命，即在δ以前不會失效。在這里δ=0

可靠性壽命為：

（2）

平均壽命MTBF（Mean Time Between Failures）[4]：

（3）

目前機隊中因非計劃更換的AGB碳封嚴集中在IDG和起動機碳封嚴，下面就上述兩個部件的更換情況進行統計分析。

威布爾計算得到機隊的IDG碳封嚴的平均無故障時間為13029 h（算術平均為12989.07），所以IDG碳封嚴的軟時限為13000 h。

計算后，平均無故障時間為17622 h（算術平均為17829.35 h），因此起動機碳封嚴的軟時限可以定在18000 h。

根據上面確定的軟時限，結合最近定檢或停場更換。對高壽的碳封嚴，更換完畢后，漏油情況已極大減少，減少了相應的的航班延誤和取消。

備件預測

備件計算可以用以下公式：

（4）

式中；

—需要的備件數目；

—— 一年內送修的次數；

—— 送修周期；

—— 一年內的天數；

—— 與可靠性有關的影響因子；

該機隊有31架飛機，發動機數目62臺，機隊的年飛行小時100，000 h，IDG碳封嚴和起動機碳封嚴的送修周期都為40天，如果要求的可靠性為95%，則應該為1.75，所以根據以上公式計算若能保證4個起動機碳封嚴備件和4個IDG碳封嚴備件周轉，將大大降低因發動機漏油而導致的航班延誤。

3 結語

針對CFM56-5B發動機AGB碳封嚴漏油嚴重的情況，制定主動更換的管控措施，更換新件和軟時限同步進行，既能控制航材成本，又能大大降低因發動機AGB漏油而導致的航班延誤取消。

參考文獻

[1] A319/A320/A321 Aircraft Maintenance Manual Rev.037，Airbus，2013.

[2] 夏存江.CFM56-7B發動機滑油滲漏分析[J].燃氣渦輪試驗與研究，2008（21）：50，54-57.

[3] 姜興渭，宋政吉，王曉晨.可靠性工程技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2005：208-220.

[4] http：//reliawiki.org/index.php/The_Weibull_Distribution， 2013.endprint

摘 要：CFM56-5B發動機附件齒輪箱（AGB）碳封嚴常見漏油故障，導致航班延誤或取消。在分析AGB碳封嚴的工作原理和統計歷史故障數據的基礎上，給出了用威布爾分布計算軟時限和預測備件數目的方法，提出了切實有效的改進措施，保證了航班安全、正點。

關鍵詞：CFM56-5B發動機 碳封嚴 威布爾分布 漏油

中圖分類號：V267 文獻標識碼 A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0082-02

1 AGB碳封嚴漏油故障分析

1.1 CFM56發動機AGB碳封嚴工作原理

CFM56系列發動機AGB碳封嚴包括一個動封嚴（轉動環或碳封嚴）和一個靜封嚴（固定在齒輪箱上），動封嚴和靜封嚴之間的接觸面是堅硬的金屬面和軟的碳面。AGB碳封嚴有兩種可選構型，一種為磁性封嚴（Magnetic Seal），另一種為彈簧加載的碳封嚴（Spring-loaded Seal）[1]。磁性碳封嚴是通過磁性將動封嚴和靜封嚴吸合在一起，并通過O型環的適當膨脹進行封嚴。彈簧加載的碳封嚴是通過帶彈性的靜封嚴組件緊壓住動封嚴，并通過O型環的適當膨脹進行封嚴。

1.2 碳封嚴漏油分析

通過對CFM56發動機AGB碳封嚴工作原理進行分析，碳封嚴漏油的最大可能性為動/靜封嚴的碳層磨損和O型封嚴環失效。動/靜封嚴的碳層磨損與其在翼時間密切相關—在翼時間越長，失效的可能性就越大[2]。而O型封嚴環失效與其過度膨脹或變形密不可分—這不僅與工作者的裝配施工有關，還與發動機滑油特性和封嚴環的材料特性有關。CFMI調查發現，若發動機使用了牌號為BP2197的滑油，且O型封嚴環的材料為氟碳VITON-E，則O型封嚴環易碎且膨脹率高達30%～35%。

2 控制措施

2.1 使用新的碳封嚴

CFMI設計并制造了新的AGB碳封嚴的封嚴材料——將碳封嚴的O型環的材料升級為VITON-GLT，并下發了服務通告SB72-0660（CFM56-5B）。機隊中所有都使用BP2197滑油的發動機，禁止將使用舊的O型環材料的碳封嚴，并要求航材部只能訂購最新改進的碳封嚴。同時，對航線工作者進行了碳封嚴拆裝的現場培訓，并將重點注意事項加入了相應的標準非例行工作單。

2.2 建立合理的更換梯次

考慮到航材成本和飛機簽派可靠性的要求，對碳封嚴更換進行軟時限控制。軟時限的決定采用威布爾分析得到。

威布爾分布密度函數為[3]：

（1）

式中：m—形狀參數，衡量壽命的離散程度；

η—尺度參數，又稱特征壽命，是衡量壽命水平的單位尺度；

δ—位置參數，又稱保證壽命，即在δ以前不會失效。在這里δ=0

可靠性壽命為：

（2）

平均壽命MTBF（Mean Time Between Failures）[4]：

（3）

目前機隊中因非計劃更換的AGB碳封嚴集中在IDG和起動機碳封嚴，下面就上述兩個部件的更換情況進行統計分析。

威布爾計算得到機隊的IDG碳封嚴的平均無故障時間為13029 h（算術平均為12989.07），所以IDG碳封嚴的軟時限為13000 h。

計算后，平均無故障時間為17622 h（算術平均為17829.35 h），因此起動機碳封嚴的軟時限可以定在18000 h。

根據上面確定的軟時限，結合最近定檢或停場更換。對高壽的碳封嚴，更換完畢后，漏油情況已極大減少，減少了相應的的航班延誤和取消。

備件預測

備件計算可以用以下公式：

（4）

式中；

—需要的備件數目；

—— 一年內送修的次數；

—— 送修周期；

—— 一年內的天數；

—— 與可靠性有關的影響因子；

該機隊有31架飛機，發動機數目62臺，機隊的年飛行小時100，000 h，IDG碳封嚴和起動機碳封嚴的送修周期都為40天，如果要求的可靠性為95%，則應該為1.75，所以根據以上公式計算若能保證4個起動機碳封嚴備件和4個IDG碳封嚴備件周轉，將大大降低因發動機漏油而導致的航班延誤。

3 結語

針對CFM56-5B發動機AGB碳封嚴漏油嚴重的情況，制定主動更換的管控措施，更換新件和軟時限同步進行，既能控制航材成本，又能大大降低因發動機AGB漏油而導致的航班延誤取消。

參考文獻

[1] A319/A320/A321 Aircraft Maintenance Manual Rev.037，Airbus，2013.

[2] 夏存江.CFM56-7B發動機滑油滲漏分析[J].燃氣渦輪試驗與研究，2008（21）：50，54-57.

[3] 姜興渭，宋政吉，王曉晨.可靠性工程技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2005：208-220.

[4] http：//reliawiki.org/index.php/The_Weibull_Distribution， 2013.endprint