737NG飛機發動機EGT指示系統超限分析*

雷 偉

（廈門航空有限公司，福建廈門 361006）

0 引言

渦輪燃氣溫度采用排氣溫度EGT(EXHAUST GAS TEMPERATURE)指示，是發動機工作的關鍵參數。渦輪是發動機中承受熱負荷和機械負荷最大的部件，為保證其高溫下可靠工作，必須控制渦輪前燃氣溫度。理想情況是測量渦輪前燃氣總溫，即渦輪進口溫度，但這里溫度高，溫度場分布不均勻，測量困難。由于渦輪中溫度下降是按已知的方式變化的，所以測量并限制排氣溫度不超限，目的是保證渦輪前燃氣總溫不超出允許值[1]。某公司波音737NG飛機采用的是CFM56-7B發動機，盡管該發動機以其良好的經濟性和可靠性贏得客戶的信賴，但新技術的采用使發動機在使用過程中出現了一些新問題。據可靠性數據統計顯示，過去一年來EGT指示故障頻發，占指示系統故障比例高達73%。按飛機∕發動機統計，2016年101起關于EGT指示故障代碼的故障報告涉及22架飛機，其中導致3起以上故障報告的飛機11架，涉及故障報告59起。同架飛機故障間歇性重現，是導致系統性能超限的主要原因[2]。

1 原理介紹

熱電偶用于測量較高的溫度，發動機排氣溫度EGT測量普通使用熱電偶。熱電偶原理是兩種不同金屬組成閉合回路。熱端也叫測量端，位于排氣流中，為提高測量精度，多個熱電偶常常并聯連接測量平均溫度，而探頭深入氣流中的深度不同；冷端也叫基準端，位于指示器端，FADEC計算機作為冷端節點，電路中的自動溫度補償器用來使冷端補償到0℃。當冷熱兩端存在溫度梯度時，通過熱電效應回路中產生電流，兩端也就存在熱電動勢，熱電勢大小與兩端溫度成正比。此外，回路中電阻也影響熱電勢大小，該電阻在熱電偶出廠時已經調好。

CFM56-7B發動機排氣溫度EGT指示系統監測二級低壓渦輪出口的排氣溫度。EGT系統具有8個熱電偶和4個T49.5熱電偶導線束組件，如圖1所示。EGT熱電偶提供一個與排氣溫度成正比例的模擬信號。在每側渦輪機匣上有2個T49.5熱電偶導線束組件。熱電偶旁的接線盒通過導線束連到EEC。每個導線束組件有兩個熱電偶并把這個模擬信號輸入給EEC，如圖2所示。EEC利用EGT信號來進行發動機控制和指示。EEC把EGT信號送到DEUs，用來在CDS上顯示。EGT計算邏輯正常是4組熱電偶輸入值的平均值以提高探測精度。當存在任一組熱電偶數值和平均值差值大于200℃時，該組熱電偶數值被丟棄，不計入計算；當一組熱電偶數值偏大導致平均EGT增加62.5℃時，該組熱電偶數值也不使用[3]。

圖1 EGT指示系統

圖2 熱電偶和線束

2 故障分析

統計故障報告數據顯示，某公司737NG機隊在2017.1-2017.9期間發動機指示系統故障報告共計116起，其中EEC測試發現EGT指示故障代碼84起。如圖3所示，EGT指示故障代碼占比73%，是發動機指示系統故障報告的主要來源。

圖3 故障分類

發動機排氣溫度EGT指示系統線路如圖4所示[4]。每臺發動機有4組EGT探頭(S1～S4)及對應線路，涉及的故障代 碼 分 別 為 77-1084Y、 77-1085Y、 77-2086Y、77-2087Y，左發故障對應Y取1，右發故障對應Y取2。EGT故障代碼如表1所示[5-6]。

圖4 EGT線路圖

表1 EGT故障代碼和故障描述

EGT指示系統故障可能導致虛假超溫信號，是發動機維修工作中的常見故障，往往是外場排故工作中最不容易排除的因素。EGT指示超限的原因有以下幾種：電插頭接觸不良或連接松動；EGT熱電偶故障；J9∕CJ9或J10∕CJ10線束故障；EEC故障。如圖5所示，統計最近三年來航線故障報告中關于EGT指示超限問題的處理方案表明：插頭污染或接觸不良占絕大多數故障比例，清潔相關電氣插頭后測試恢復正常；少數原因是T49.5熱電偶故障和CJ9∕CJ10線束絕緣性不好。

圖5 EGT超限故障類型

3 排故思路

針對EGT指示故障問題，通過在CDU上進行EEC BITE測試，查看有無故障代碼；根據故障代碼確定故障區域。實際維護經驗表明，線束故障主要集中在：編織層破損，插頭、插座損壞，連通測試不合格，插頭介電檢查不合格等。脫開電插頭清潔、檢查傳感器和線路、測量電阻值來隔離出具體故障部件[7-8]。

3.1 測量線路電阻

（1）采用FLUKE741B多功能測試儀或SIMPSON260模擬三用表測量CJ9、CJ10、J9、J10線束和熱電偶總體電阻值。為提高測量精度，首次測量后，對調三用表測試針后再次測量，最終實測值為兩次測量的平均值。脫開EEC下部DP0909插頭和DP1010插頭，測量插針阻值。如表2所示，比較實測值和標準阻值來判斷線路故障位置。

表2 EGT線路總阻值

（2）脫開核心機位置CJ9、CJ10插頭DP1001和DP0901，測量CJ9、CJ10和熱電偶阻值。如表3所示，比較實測值和標準阻值來進一步縮小線路故障區域。

表3 CJ線束和熱電偶阻值

（3） 依次脫開T49.5站位熱電偶插頭DP0912、DP0913、DP102、DP1013并測量本體阻值，如表4所示，比較熱電偶本體測量電阻值和標準值，判斷具體哪一個熱電偶故障。

表4 熱電偶阻值

3.2 屏蔽線路絕緣性檢查

線路屏蔽層破損會對信號傳輸產生影響，也會產生虛假EGT信號。通過測量插針對地絕緣電阻進行判斷。

（1）測量J9、J10、CJ9、CJ10、T49.5熱電偶整體絕緣電阻。如表5所示，比較實測值和標準阻值來判斷線路故障位置。

表5 絕緣阻值

（2）脫開核心機區域CJ9、CJ10插頭DP1001和DP0901測量CJ9、CJ10和熱電偶絕緣值。如表6所示，比較實測值和標準阻值來進一步縮小故障線路位置。

表6 絕緣阻值

（3）脫開T49.5站位熱電偶插頭DP0912、DP0913、DP102、DP1013測量熱電偶絕緣阻值。如表7所示，比較實測值和標準值來確定具體故障的熱電偶。

通過上述分段測量線路電阻和絕緣電阻，即可隔離出故障部件。最后在CDU上輸入監控頁面查看T49.5站位分段EGT顯示值，確保：S1和S4兩段溫度差值小于25℃；S2和S3兩段溫度差小于25℃；S1～S4任意兩段熱電偶差值在50℃范圍。

為減少EGT指示系統故障對運行的影響，針對EGT故障觸發間隔離散，故障觸發間隔在3000飛行小時以上的故障占比80%以上，維修方案目前以5A間隔對發動機EGT指示系統定期檢查，包括清潔相關插頭和測量線路阻值。針對737NG機隊發動機指示系統超限警告，提出糾正措施：增加對于30日內第4次反映EGT代碼故障，將安排與其他飛機按順序對調CJ9（10）、J9（10）、EGT探頭及EEC等部件的工作建議，以改善插頭與插座之間的匹配度。新的排故預案從2017年10月份開始正式實施。從維修方案實際執行效果來看，近半年來，故障報告明顯下降，雖然仍有超限，但已大幅改善，目前未觸發重復性故障警告。根據系統相關拆換件的送修報告得知，熱電偶檢查未發現故障，而CJ9、CJ10等線束阻值超標源于插頭、插針損壞。

表7 絕緣阻值

4 小結

排氣溫度EGT是表征發動機性能衰退的重要參數，其可靠性直接影響發動機的正常運行，通過對其分析，可監控和預測發動機運行狀態。通過對EGT指示故障報告的分析，出現虛假超限警告主要來自插頭污染、接觸不牢靠，而線束阻值超標源于插頭插針損壞。因此建議對EGT插頭線束檢查清潔工作進行培訓，提升專項技能；建議持續監控單機故障報告短時間內頻繁出現的問題，視情對調EGT熱電偶，或送修阻值超標的發動機線束。