2019年國內民航發動機運行情況及典型技術問題分析

■ 王志立 / 中國民航科學技術研究院

本文基于中國民用航空局飛行標準司航空器使用困難報告（SDR）系統收集的數據，對國內民航發動機機隊運行和空停情況進行介紹，并著重分析PW1100G和LEAP-1B兩種型號發動機現階段的典型故障以及相應的解決措施。

2019 年國內民航保持安全穩定發展，事故征候數量和事故征候萬時率等各項安全指標均處于較低水平，但是高風險事件仍時有發生：全年發生11起發動機空中停車事件，新型號發動機的設計制造缺陷問題也亟待解決。

國內民航發動機機隊概況

截至2019年底，國內按CCAR-121部運行的在用發動機數量為8143臺，較2018年底增加了191臺，增長率僅為2.40%，由于波音737MAX飛機停飛造成的LEAP-1B發動機（201臺）停止運行和新發暫停引進等問題，導致增長率降低7.07%。CFM56-7B、CFM56-5B和V2500三個型號發動機占比最高，分 別 為35.74%、20.41%和15.66%。機隊增量較大的為LEAP-1A發動機和PW1100G發動機，分別增長174臺和146臺；機隊退出較多的為CFM56-7B發動機和V2500發動機，分別減少28臺和27臺。

2019 年度國內按CCAR-121部運行的發動機總使用時間為21224575小時，較2018年增加1307734小時，增長率為6.57%。

2019 年底國內按CCAR-121部運行的發動機平均機齡為6.88年，比2018年增加0.59年。其中10年以下機齡比例為75.44%，10～20年機齡比例為22.62%，20年以上機齡比例為1.94%。30年以上機齡的發動機數量為13臺，最大機齡為34.96年，為順豐航空的RB211發動機。

2019 年國內民航發動機SDR情況

2019 年SDR系統共收到使用困難報告5420份，其中機械類故障導致的SDR事件3475份；動力裝置相關SDR事件699份，占機械類SDR事件的20.12%。按發動機型號統計，SDR數量前三位的分別是CFM56-7B發動機（220份）、V2500發動機（127份）和CFM56-5B發 動 機（89份）。 按ATA章節統計，動力裝置部分SDR數量前三位的分別是燃油/控制系統（162份）、啟動系統（127份）和發動機本體（103份）。

CFM56-7B發動機故障件主要集中在啟動機（P/N: 3505945-10、3505945-12）、 啟 動 活 門（P/N: 3289630-2、3289630-5）、發動機電子控制組件EEC（P/N: 2042M67P04、1853M33P06）、燃油濾壓差電門（P/N: QA07995）和啟動電門（P/N: 6600-2849、530938-1）。

V2500發動機故障件主要集中在點火電嘴（P/N: CH31964-1）、發動機接口組件EIU（P/N: 3957985206、3957985205）、發動機電子控制組件EEC（P/N: 824972-11-024）和燃油計量組件FMU（P/N: 8061-640）。

2019年動力裝置機械類SDR數量按發動機型號分布。

2019年度動力裝置機械類SDR按系統分布。

2019年發動機機械類SDR千時率按型號分布。

CFM56-5B發動機故障件主要集中在啟動機（P/N: 3505582-28、3505582-27）、液壓機組件HUM（P/N: 8061-536、724400-2）、發動機控制組件ECU（P/N: 2123M56P04）。

TRENT發動機故障件主要集中在燃油計量組件FMU（P/N: FMU702-03）、發動機電子控制組件EEC（P/N:EEC2010-02BX）和動力控制組件PCU（P/N: PCU5000MK5）。

2019 年動力裝置機械類SDR千時率為0.0329，各型號發動機SDR千時率中PW127發動機最高，是機隊平均值的5倍多；RB211、CFM56-3和CF6發動機因為老舊機型原因，SDR千時率較 高。PW1100G、LEAP-1B和 LEAP-1A發動機因為新機型原因，SDR千時率也相對較高。運行時間前兩位的CFM56-7B和CFM56-5B發動機機械類SDR千時率均處于機隊平均水平以下，運行時間第三位的V2500發動機機械類SDR千時率略高于機隊平均水平。

2019 年國內民航發動機空停情況

2019 年按照CCAR-121部運行的發動機共發生空停事件11起，其中非機械類原因造成1起空停，為TRENT700發動機遭遇鳥擊。

設計制造原因造成8起空停，分別為PW1100G發動機3起，2起為低壓渦輪(LPT )3級葉片斷裂導致，1起為主齒輪箱滑油泵驅動齒輪斷裂導致；TRENT700發動機2起，均為發動機排氣溫度(EGT)指示系統設計缺陷導致；V2500發動機1起，為廠家裝反高壓壓氣機(HPC) 3級孔探堵頭造成HPC 3級葉片斷裂導致；LEAP-1B發動機1起，為徑向傳動軸(RDS)軸承失效導致；CFM56-7B發動機1起，為啟動機金屬屑污染發動機滑油系統導致。

機械原因造成2起空停，分別為V2500發動機1起，為引氣和性能下降等一系列問題導致；CFM56-5B發動機1起，為液壓機械組件HMU故障導致。

2019年按CCAR-121部運行的各型號發動機空停數量和原因分布

PW1100G發動機典型故障

1）LPT 3級葉片斷裂

PW1100G發動機LPT 3級葉片采用鈦鋁合金，強度較差，在離心載荷下抗撞擊能力不足，受到撞擊時會斷裂。截至目前，全球機隊已發生幾十起葉片斷裂事件，并導致多起空停。

廠家調查發現，大部分LPT 3級葉片斷裂與渦輪中介機匣(TIC)活塞封嚴磨損掉塊撞擊葉片有關。廠家已發布SI 299F-19B，要求對TIC封嚴執行在翼孔探檢查，并結合發動機返廠執行SB 72-0111和SB 72-0118，將強度較差的鈦鋁合金葉片改裝為強度更高的鎳基合金葉片，以及將TIC封嚴更換為帶涂層的新構型封嚴；廠家還發布了SB 72-0003（空客SB A320-72-1037），推廣減推力起飛，以減少振動模態疊加導致TIC變形并與活塞封嚴相磨問題。2019年11月29日，FAA發布AD 2019-25-01，要求更換受影響的LPT 3級葉片。2019年12月16日，EASA發布AD 2019-0304，禁止在受影響飛機上同時安裝兩臺沒有完成SB 72-0111改裝的發動機。2019年12月25日，CAAC發布CAD 2019-A320-26，要求執行減推力改裝和禁止同時安裝兩臺沒有完成SB 72-0111改裝的發動機。

2）主齒輪箱失效

PW1100G發動機全球機隊已發生17 起主齒輪箱失效事件，造成15 起空停、2起中斷起飛。廠家調查認為，根本原因是主齒輪箱內部整體驅動發電機(IDG)/主滑油泵(MOP)驅動齒輪在發動機特定轉速下產生共振導致齒輪斷裂。

廠家于2019 年6 月發布SB 73-0037和SB 72-0129，要求在翼升級EEC 軟件版本至FCS 5.0，以減少發動機在共振轉速下的運行時間，并結合發動機返廠完成齒輪更換；FAA頒發相應AD 2019-0393，要求受影響發動機進行EEC軟件升級和齒輪更換。

國內發生的1起主齒輪箱失效導致空停事件為EEC 軟件升級之后全球的第一起空停，說明EEC軟件的升級并不能避免滑油泵驅動齒輪失效，還是要通過更換齒輪最終解決。

LEAP-1B發動機典型故障

LEAP -1B發動機的典型故障主要是其徑向傳動軸（RDS）軸承失效。

LEAP -1B發動機全球機隊由于RDS軸承保持架早期失效已導致多起空停和非計劃換發事件，廠家調查發現RDS軸承磨損/失效的原因為軸承保持架和軸承內滾道之間的滑油供油不足，由于缺少油膜潤滑，保持架和內滾道之間發生磨損。在磨損前期會產生AISI4340銀鍍層金屬屑；磨損后期保持架鉚釘失效后，RDS軸承結構損傷造成滾珠磨損，傳輸齒輪箱TGB磁堵、滑油碎屑監控系統ODMS會出現大量M50軸承材料金屬屑，導致滑油濾旁通燈亮，機組通常需按檢查單人工關車。

2019年5 月17 日，廠家發布SB 72-0222 R7，要求對TGB回油濾進行重復檢查；在南航、東航和廈航前期探索的基礎上，廠家在該版本SB中引入對RDS軸承的孔探檢查，以確認軸承保持架的變色、磨損情況。對于該項檢查措施，FAA和EASA分別于6月7日和5月24日發布AD。同時，廠家發布SB 72-0258、SB 72-0271，對 RDS軸承的重新設計，一方面是改善軸承保持架和軸承內滾道之間的油膜建立，將軸承內滾道的潤滑方式由4個凹槽改為傳統軸承的8個小孔，增強對內滾道的直接滑油供給，同時增加保持架的寬度，加強支撐的同時減小應力；另一方面，通過改進RDS分流器和滑油噴嘴，加大對RDS軸承的滑油供給。通過相同極限條件下的臺架試驗，與老構型軸承相比，新構型軸承保持架未出現變色、磨損的問題。

雖然隨著波音737MAX飛機的停飛，該機型裝配的LEAP -1B發動機也停止運行，但是當波音737MAX恢復運行后，其發動機問題將更為敏感和重要，因此對于LEAP -1B發動機問題和缺陷的跟蹤、改進仍需進行。

總結

從統計數據來看，國內民航業仍將保持高速發展的態勢，機隊規模也會持續不斷增長。在航空器和發動機的運行過程中，不可避免地會出現各種問題，新型號發動機的引進也將帶來新的故障，其在運行中顯現的設計制造缺陷問題亟需解決。后續將持續關注PW1100G、LEAP -1B發動機等新型號發動機，跟蹤相關問題的解決措施和改進方案，保障國內民用航空的飛行安全和持續健康發展。