CFM56-7B發動機反推損傷及原因分析

張浩

摘要：反推作為飛機發動機的一部分在降落時起到減速的作用，對縮短降落距離有著顯著的效果，反推損傷將對飛行性能和飛行安全造成一定的影響，了解反推系統的原理、構造和常見的損傷及其原因非常重要。本文結合波音公司相關技術文件與實際工作經驗，總結反推常見損傷并分析反推損傷產生的原因，便于工作者在實際工作中重點檢查常見損傷部位，快速找到損傷對應的維修方法，有效完成工作。

關鍵詞：CFM56-7B；反推；損傷；原因分析

Keywords：CFM56-7B；thrust reverser；damage；cause analysis

1 CFM56-7B反推概述

1.1 反推作用

反推的作用是在飛機降落時給飛機提供反推力，縮短降落距離。CFM56-7B反推大約能縮短26%的降落距離。

1.2 反推原理

發動機工作時，大量氣體（高溫燃氣或空氣）以高速度向后噴出，產生與飛機飛行方向一致的推力，推動飛機克服空氣阻力飛行。反推裝置則是將氣體折向發動機前方噴出，產生與飛機飛行方向相反的力即反推力。由于在飛機上很難做到，一般采用折流門擋住排氣流使其斜向前噴出，如圖1所示。折流后氣流與飛機軸線呈45°夾角，此時反推力相當于發動機正推力的40%左右。

CFM56-7B反推系統使用液壓作動筒移動平移罩。每片反推有3根液壓作動筒，最上一根為帶鎖作動筒，下兩根為不帶鎖作動筒，三根作動筒通過兩根同步軸連接。反推關閉狀態時，氣流直接通過外涵道經尾噴噴出，發動機產生正推力。平移罩展開過程中，三根作動筒通過兩根同步軸同時推出平移罩移至格柵后面。折流門的連桿允許折流門轉動到外涵道中，阻擋外涵道的氣流使其流到外面，于是產生反推力。整個過程中格柵不動。

1.3 CFM56-7B反推結構

CFM56-7B反推位于發動機C包皮后，通過上梁與發動機吊架連接。每個發動機有左右兩片反推。

CFM56-7B反推是平移罩加格柵式的設計。每個反推（左右兩片）有2個平移罩，同時工作而彼此獨立。上梁的4 個鉸鏈將每片反推連接到發動機吊架，反推底部通過6 個張力鎖扣將兩片反推連接在一起。每個反推所含部件如圖2所示。

2 CFM56-7B常見損傷及原因分析

2.1 損傷分類

CFM56-7B反推涉及專業廣，結構復雜，損傷種類多，大體可分為結構損傷、電氣損傷和液壓損傷。結構損傷分為金屬結構損傷和復合材料結構損傷，電氣損傷一般為導線損傷、同步軸鎖損傷和電傳感器損傷，液壓損傷為液壓作動筒損傷和液壓油管路損傷。

2.2 常見損傷

根據波音公司相關技術文件并結合實際工作總結，CFM56-7B反推有以下常見損傷（括號內數值為損傷出現概率，基于對150臺CFM56-7B反推修理歷史數據的總結得出）：防火封嚴條老化（92%）；上梁防火板磨損（87%）；平移罩止動座磨損（90%）；內墻分層和熱損傷（90%）；后包皮點腐蝕（98%）；扭力盒防磨條磨損（92%）；上梁2號和3號防振座（鋁防振座）電導率超標（95%）；平移罩輔助滑塊磨損（79%）；平移罩面板和消音板之間的支撐座拉釘松動（71%）；阻流門減振支座有裂痕（53%）；傳感滾輪磨損（58%）；平移罩滑軌整流封嚴磨損（68%）；克魯格襟翼導流片磨損（87%）；隔熱毯裂紋（93%）；隔熱毯燒傷（50%）；隔熱毯密封膠脫落（98%）；左側鎖扣梁整流板鎖扣槽邊緣裂紋（63%）；左側鎖扣梁前部封嚴塊破損（88%）；阻流門連桿座上防磨塊丟失（52%）。

2.3 常見損傷原因分析

1）防火封嚴條老化。封嚴條為硅膠材質，飛機飛行中反推部件附近溫度很高，著陸后反推溫度降低，反復的高低溫交替容易使封嚴條老化，同時，封嚴條因長期處在高壓縮狀態和高溫下會逐漸失去彈性，更易老化。

2）上梁防火板磨損。發動機工作時的振動使反推平移罩前緣和上梁防火板發生摩擦，導致防火板磨損。

3）平移罩止動孔座磨損。平移罩在打開和關閉過程中，格柵后支撐環上平移罩鎖銷托板螺帽與止動孔座摩擦，同時平移罩在關閉狀態時托板螺帽與止動孔座一直處于接觸狀態，在振動作用下托板螺帽與止動孔座摩擦，導致止動孔座磨損。

4）內墻分層和熱損傷。內墻為蜂窩夾心結構，內外蒙皮為碳纖維鋪層，蜂窩為非金屬蜂窩，飛機在飛行中反推部件附近溫度很高，內墻長期處在高溫環境且高溫氣體不能及時排出，使碳釬維鋪層之間或碳纖維與蜂窩芯之間的膠老化，導致內墻出現脫膠和分層。碳釬維鋪層在長期高溫作用下會變脆，導致內墻熱損傷。

5）后包皮點腐蝕。后包皮為鋁合金板結構，由于發動機工作時吸入的氣體中有沙石破壞了后包皮的漆層和表面保護層，在潮濕的大氣下鋁合金會產生點腐蝕。

6）扭力盒上防磨條磨損。發動機的振動使平移罩和扭力盒摩擦，導致扭力盒上防磨條磨損。

7）上梁2號和3號防振座電導率超標。2號和3號防振座為鋁合金材料，當鋁合金長時間處于過高溫度環境中，其硬度和熱處理狀態會發生變化，從而導致電導率變化。

8）平移罩上輔助滑塊磨損。當平移罩開關過程中受力不均時（如平移罩打開作動筒不同步或安裝不正確），輔助滑塊與滑軌的接觸面積會變小，使輔助滑塊局部受力過大，導致輔助滑塊磨損。鑒于輔助滑塊在滑軌內均勻受力時不容易產生磨損，分析磨損原因可能是設計輔助滑塊時未考慮平移罩受力不均的情況。

9）平移罩面板和消音板之間的支撐座上拉釘松動。支撐座為鋁合金材質，拉釘頭為鋼材質，如果拉釘松動未及時發現，在振動作用下通常會導致支撐座上拉釘安裝孔的尺寸遠遠超過可允許范圍。

10）阻流門減振支座有裂痕。減振支座為熱固性塑料材質，高溫和低溫交替下會變脆，當阻流門開關時阻流門撞擊減振支座導致裂紋產生。

11）傳感滾輪磨損。平移罩開關使平移罩接進傳感器接頂塊撞擊滾輪導致。

12）平移罩上滑軌整流封嚴塊磨損。平移罩開關時整流封嚴塊與上下梁摩擦導致。

13）克魯格襟翼導流片磨損。當反推開關時克魯格襟翼導流片與前緣縫翼摩擦導致。

14）隔熱毯裂紋。反推在關閉狀態時，氣流進入隔熱毯與內墻之間將隔熱毯抬起，使隔熱毯與發動機多個部件接觸，再加上振動，導致隔熱毯裂紋。另外，高溫會使隔熱毯變脆，使裂紋更易產生。

15）隔熱毯燒傷。隔熱毯外表面為不銹鋼面板，外表面側為發動機高溫區域，隔熱毯長期處于高溫環境中，導致隔熱毯燒傷。

3.1 對選材和連接方式的建議

由于發動機區域為高溫高振區域，在反推設計制造時，在選材和連接方式等方面應將此因素作為重點考慮因素。

1）高溫區域盡量使用鈦合金、鎳合金等耐高溫材料；

2）零部件連接方式盡量避免僅使用粘接（粘接膠長時間處于高溫環境中容易老化而導致零部件松脫）；

3）零部件的連接盡量減少采用普通拉鉚釘緊固件；

4）發動機附近為高振區域，應盡量避免零部件之間因接觸而產生磨損；

5）對高溫區域可采用排除熱氣流或引入冷氣流的設計思想。

3.2 對運動部件的建議

由于反推含有運動部件，零部件在運動過程中會因接觸、撞擊和摩擦而導致損傷和磨損，應將此因素作為設計制造的重點考慮因素。

1）不影響功能的前提下，盡量避免零部件在移動過程與其他零部件接觸；

2）采用模塊化設計，避免因局部磨損而更換整個部件。對磨損區域進行局部加強，如噴涂碳化鎢或耐磨漆等涂層；

3）采用犧牲性設計，犧牲磨損的兩者中相對次要的結構，如在滑軌封嚴和滑軌的磨損中犧牲封嚴；

4）采用在磨損兩者之間引入中間層的設計，使中間層磨損，達到保護零部件本體的目的，如增加防磨塊或防磨條；

5）對于面接觸的磨損區域，應考慮因安裝誤差、零部件變形或重力等原因導致接觸面變小的情況，盡量在設計制造層面避免。

3.3 對封嚴條的建議

由于在飛機運行過程中反推內外表面都有高速氣流通過，各部件接合處必須采取有效密封措施以防氣流泄露，特別是防止發動機附近的熱氣流進入反推內部。目前最常見的密封方式是采用橡膠材質的封嚴條密封，這類封嚴條最常見的損傷是老化（變硬、變脆和失去彈性）和磨損（高溫區域多為老化，非高溫區域多為磨損）。封嚴條的損傷是最常見的損傷之一，在設計封嚴條時也應將老化和磨損作為考慮因素。

1）不影響功能的前提下，盡量使用陶瓷纖維等耐高溫能力更強的材料；

2）可采用彈簧封嚴等密封方式；

3）在封嚴外表面增加防磨層，如在封嚴外表包裹一層防磨纖維布；

4）設計時在密封區域預留間隙，避免封嚴條過度壓縮；

5）對局部高溫或局部磨損區域采用分離式設計。

4 結論

本文從CFM56-7B反推結構和原理出發，結合實際維修經驗，介紹了CFM56-7B發動機反推的常見損傷，對損傷原因進行了分析，提出了反推設計制造的幾點建議。從CFM56-7B反推修理歷史數據中可知反推損傷重復概率極高，這些損傷大多與反推工作環境和設計有關，對其進行深入分析有利于對維修工作的優化管理和提高工作效率，更好地保證維修質量和飛行安全，提高航空營運人的經濟效益。

3335500338267