B737—300和B737—800飛機發動機水洗計劃優化分析

張巍

摘 要：波音B737飛機發動機水洗主要是針對發動機內涵道氣路進行清洗。對于長時間工作在工業污染較重，城市建筑揚塵較差的環境下，發動機水洗可以在一定的范圍內保持發動機性能，延長發動機在翼使用時間，降低發動機使用維護成本。文章根據東航武漢公司波音737-300和737-800機型的發動機水洗數據，分析水洗對發動機幾個性能監控參數影響。為了優化水洗采取的一些措施。探討了3種水洗方案，結論為固定基本次數為最優：每年固定一個基本次數，然后根據發動機的狀況及運行環境，適當增加水洗次數。

關鍵詞：發動機水洗；民航維修；東航武漢737機隊

中圖分類號：V231 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0155-03

Abstract： The water washing of Boeing B737 aircraft engine is mainly aimed at cleaning the air path of the engine connotation. For long working time in the environment of heavy industrial pollution and poor dust emission in urban buildings， engine washing can maintain the engine performance in a certain range， prolong the service time of the engine in the wing， and reduce the maintenance cost of the engine. Based on the engine washing data of Boeing 737-300 and 737-800 of China Eastern Wuhan Company， this paper analyzes the influence of washing on several engine performance monitoring parameters. In order to optimize the washing， some measures are taken. Three kinds of washing schemes are discussed， and the conclusion is that the optimal basic times are fixed： one basic time per year， and then increase the washing times according to the condition of the engine and the running environment.

Keywords： engine washing； Civil Aviation maintenance； China Eastern Wuhan 737 Fleet

1 水洗對發動機影響的分析

1.1 水洗對發動機參數影響

主要對東航武漢機隊近三年的發動機水洗數據進行統計，涉及兩個機型：波音737-300和737-800，數據來源GE發動機遠程監控網。

本文主要選取了發動機性能監控方面的幾個參數來分析：發動機起飛排氣溫度裕度EGTM，巡航排氣溫度偏差EGT，巡航核心轉速偏差N2，巡航燃油流量偏差FF，巡航滑油溫度Oil T，巡航滑油壓力Oil P，巡航風扇振動Fan Vibe和巡航核心振動Core Vibe。

本文將采用正態分布置信區間的方法來對水洗效果進行評估。

737-300機型發動機，研究了88臺次水洗統計數據，分析水洗前后數據變化。對于起飛EGTM：8次出現負值，80臺次為正值，正值的概率為90.9%，有效率比較高，水洗平均恢復EGTM的值為8.6，算出95%置信區間為7.2-10，說明發動機水洗是恢復EGTM的有效手段。對于巡航EGT：13次出現正值，75臺次為負值，負值的概率為85.2%，比例較高，平均降低了4.9度，算出95%置信區間為-6.1到-3.8，說明水洗降低了巡航時排氣溫度偏差EGT。對于巡航N2：數值從-0.4-0.1之間，負值出現68次，負值概率為77.3%，平均值為-0.12，算出95%置信區間為-0.14到-0.09，但所占比例很小，說明發動機水洗對巡航N2影響很小。對于巡航FF：出現50次負值，負值概率為56.8%，平均值為-0.19，算出95%置信區間為-0.27到-0.1，說明發動機水洗可以略微降低巡航時燃油流量偏差，可以節約燃油。對于巡航滑油壓力：變化量所占比例很小，統計出來的平均值為-0.01，算出95%置信區間為-0.17到0.16，水洗對滑油Oil P無影響。對于巡航滑油溫度：變化量所占比例很小，統計出來的平均值為-0.04，算出95%置信區間為-0.71到0.62，水洗對滑油Oil T無影響。對于巡航風扇振動：變化百分比很小，統計的平均值為-0.02，算出95%置信區間為-0.05到0.01，水洗對巡航時振動Fan Vibe無影響。對于巡航核心振動：變化百分比很小，統計的平均值為0.003，算出95%置信區間為-0.009到0.156，水洗對巡航時Core Vibe無影響。

737-800機型發動機，研究了157臺次水洗統計數據，分析水洗前后數據變化。對于起飛EGTM：1次出現負值，156臺次為正值，正值的概率為99.4%，水洗平均恢復EGTM的值為11.6，算出95%置信區間為10.8-12.5，說明發動機水洗是恢復起飛EGTM的有效手段。對于巡航EGT：大于等于0的次數33次出現，124臺次為負值，負值的概率為79%，平均為-3.8，算出95%置信區間為-4.5到-3.1，說明水洗降低了巡航時排氣溫度偏差EGT。對于巡航N2：數值從-0.4-0.2之間，負值出現109次，負值概率為69.4%，平均值為-0.1，算出95%置信區間為-0.13到-0.09，所占比例很小，說明水洗對發動機巡航時核心轉速偏差N2影響很小。對于巡航FF：出現117次負值，負值概率為76.5%，平均值為-0.25，算出95%置信區間為-0.35到-0.16，說明發動機水洗略微降低巡航時燃油流量偏差，可以節約燃油。對于巡航滑油壓力：滑油壓力變化的平均值為0.41，算出95%置信區間為-0.01到0.83，所占比例很小，水洗對滑油Oil P無影響。對于巡航滑油溫度：滑油溫度變化的平均值為-0.04，算出95%置信區間為-0.14到0.04，所占比例很小，水洗對滑油Oil P和Oil T無影響。對于巡航風扇振動：變化百分比很小，平均值為-0.01，算出95%置信區間為-0.02到0，水洗對巡航時振動Fan Vibe無影響。對于巡航核心振動：變化百分比很小，平均值為-0.002，算出95%置信區間為-0.005到0.001，水洗對巡航時振動Core Vibe無影響。

737-300機型和737-800機型發動機水洗對各個參數影響一致，提高了起飛排氣溫度裕度，降低了巡航時的排氣溫度，降低巡航時燃油流量偏差，對發動機巡航時核心轉速偏差N2影響很小，對巡航時的滑油壓力和溫度沒有影響，對巡航的風扇振動和核心振動無影響。

一般發動機性能衰退都會在EGT上表現出來。因此，起飛排氣溫度對發動機壽命影響是很大的，經常通過發動機減推力起飛來降低起飛時的排氣溫度，這樣可以幫助延長發動機在翼時間，可以降低運營成本。而與起飛排氣溫度聯系緊密的一個參數就是起飛排氣溫度裕度。在民航實際中，海平面起飛排氣溫度裕度有嚴格的定義，假設發動機在海平面，且平功率溫度條件下，在飛機正常引氣，讓發動機產生額定全推力的時侯的排氣溫度與排氣溫度紅線值的距離。通常起飛排氣溫度裕度高低反映了發動機性能的好壞。通常起飛EGTM反映了發動機性能的好壞。發動機水洗有效的恢復了起飛排氣溫度裕度，延長了發動機在翼時間。略微降低了巡航時燃油流量偏差，可以節約燃油。

1.2 間隔長短對水洗效果的影響

選取最重要的參數起飛EGTM來分析：

737-300機型：間隔超過4個月水洗裕度恢復平均值為10.1，算出95%置信區間為7.4-12.9；間隔3個月-4個月水洗裕度恢復平均值為8.3，算出95%置信區間為6.5-10.1；間隔2個月-3個月水洗裕度恢復平均值為2.2，除了一次水洗裕度恢復8.3外，其余3次水洗均裕度恢復小于3；間隔1個月-2個月裕度恢復平均值為-2.8，兩次水洗裕度恢復均為負值。間隔超過4個月裕度恢復略高于間隔3個月-4個月，明顯高于間隔2個月-3個月和間隔1個月-2個月。

737-800機型：間隔超過4個月水洗裕度恢復平均值為13.5，算出95%置信區間為12.4-14.6；間隔3個月-4個月水洗裕度恢復平均值為11，算出95%置信區間為9.4-12.5；間隔2個月-3個月水洗裕度恢復平均值為7.3，算出95%置信區間為6-8.6；間隔1個月-2個月水洗裕度恢復平均值為6.6，算出95%置信區間為5.2-8。間隔越長發動機水洗裕度恢復越好，間隔超過4個月裕度恢復略高于間隔3個月-4個月，明顯高于間隔2個月-3個月和間隔1個月-2個月。

兩種機型得出結論都是一樣的，時間間隔越長水洗效果越好，間隔3-4個月的與間隔4個月以上的相差不大，但明顯優于間隔3個月以下的。在保證質量的條件下盡可能多洗，選取間隔3個月-4個月來進行水洗最優，對應就是一年洗3-4次。

2 發動機水洗計劃優化的研究

2.1 發動機水洗優化舉措

2.1.1 設備的改進

采取特殊的工裝：J型鉤發動機清洗工具，裝卡在低壓壓氣機進口，水流不經過風扇葉片，提高了效率，效果更好。比向風扇噴水的水洗方法更容易控制，更有效。如果有條件的話使用EcoPower水洗設備則會使發動機水洗效果更好。

2.1.2 工藝的改進

發動機水洗時沖洗3次。早期按水洗工卡的要求，水洗時只沖洗2次，發現水洗效果不理想，后來增加一次沖洗，發現水洗效果改善不少。

發動機用水改進：早期用自來水，為了改善水洗效果，改用了純凈水。不能使用凈化的井水，井水中含有鹽分比重較高，清洗后會在葉片上留下難以清除的物質。水洗水溫在85攝氏度以上時，效果更好。

2.1.3 人力資源優化

多個部門互相溝通，安排好發動機水洗工作，對水洗效果進行監控，提出改進建議。生產部門同技術部門負責制定發動機水洗計劃和時間表，定檢車間負責工裝，檢查水洗流程，現場實施水洗工作，發動機監控部門負責水洗后數據統計，分析水洗效果，反饋給技術部門和定檢車間。

2.1.4 減少水洗發動機引起的故障

水洗后的試車操作，水洗后的試車程序很重要，恰當的操作可以減少引起系統的故障出現的概率。特別是使用清洗劑水洗發動機時，操作得當，可以減少空調系統出現異味的可能，減少出現相關系統故障的可能性。實際操作中盡可能多的接通發動機進氣道熱防冰電門，然后接通發動機引氣電門，再接通飛機大翼熱防冰電門，用已啟動的發動機引氣來干冷轉另一臺發動機。原因在于發動機引氣系統在進氣道熱防冰系統的前面，先接通發動機進氣道熱防冰電門，可以避免泡沫或污物污染下游。完成上面的程序后就可以接通組件空調感受一下引氣系統有沒有異味。前面操作得當，駕駛艙的異味就會很少。

2.2 對于裕度較低發動機的處理

當發動機的使用時間過長以后，性能老化就會相當嚴重，然后排氣超溫現象就有可能發生，特別是飛機在夏季起飛時候，排氣超溫的壓力就會更大，超溫故障越來越成為延長發動機的使用壽命、挖掘發動機的潛力的一個瓶頸。因為隨著使用時間的增加，發動機本身的老化，是不可避免的。當一臺發動機裕度較低時，也就是面臨快換發的時候，裕度低到一定程度就導致起飛EGT超溫，通常采取的辦法就是加強發動機水洗，盡量恢復EGTM，從而延長發動機的在翼時間，降低發動機的使用維護成本。

2.3 三種發動機水洗安排方法優劣的比較（如表1）

2.3.1 固定間隔的水洗安排

以固定間隔來進行水洗。方便維修計劃，安排工作，定期進行。可以都安排在定檢中執行。不足之處在于不夠靈活，不利于調整計劃，沒有考慮天氣的因素。當水洗的時候，天氣不好，特別是寒冷的冬季，不利于水洗，可能被迫取消或推遲水洗。

2.3.2 固定次數的水洗安排

以固定次數來進行水洗。考慮了天氣的因素，便于水洗計劃的調整，可以根據航班計劃進行靈活調整，便于水洗工作的實施。不足之處在于沒有考慮發動機運行環境和實際情況，那就需要適當的增加水洗次數。

2.3.3 固定基本次數的水洗安排

每年固定一個基本次數，然后根據發動機運行環境和實際情況，適當增加水洗次數。即考慮了天氣的因素，可以靈活安排，便于水洗計劃的調整，方便水洗工作的實施。又考慮了發動機的運行環境和實際情況。而針對裕度快降到警戒值的發動機適當增加一次水洗，以盡量延長其在翼時間。

2.3.4 三種水洗安排的比較與分析

三種方法的比較：固定次數的方法優于固定間隔的方法，固定基本次數的方法優于固定次數的方法。固定基本次數的方法優于固定間隔方法。

2.3.5 基于固定基本次數的優化分析

前面分析得到間隔3-4個月的與間隔4個月以上的相差不大，但明顯優于間隔3個月以下的。取水洗間隔3-4個月將最優。水洗計劃，固定基本次數，一年洗三次，不固定日期，機隊整體計劃：春天天氣變暖之后進行一次水洗；八九月份是航空公司旺季，航班會安排的比較密集，夏天旺季之前進行一次水洗；過冬之前進行一次水洗，冬天天氣寒冷，不利于水洗工作安排實施。而針對裕度快降到警戒值的發動機適當增加水洗次數，保證安全，并盡量延長其在翼時間。

3 結束語

發動機水洗對發動機監控性能參數的影響：有效的恢復了起飛排氣溫度EGT裕度，降低了巡航排氣溫度偏差EGT，略微降低巡航時燃油流量偏差FF，對巡航N2影響很小，對巡航滑油Oil P和Oil T無影響，對巡航振動Fan Vibe和 Core Vibe無影響。發動機水洗對發動機EGTM影響最大。

水洗時間間隔越長EGTM恢復的越好，間隔超過4個月裕度恢復情況與間隔3個月-4個月相當，明顯高于間隔2個月-3個月和間隔1個月-2個月。選擇3-4個月的水洗間隔來進行水洗效果最好。固定基本次數的水洗方案是最優化的水洗方案，即考慮了維修方案的要求，又考慮公司的發動機的運行環境和實際情況。通過改進水洗設備、工藝，合理安排人力資源來優化水洗。

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