淺析V2500 發動機燃燒室的360°穿繞檢查

■ 蘭海濤/四川航空股份有限公司

0 引言

燃燒室是航空發動機重要的熱部件之一，發動機的經濟性和壽命在很大程度上取決于燃燒室的可靠性與有效程度，惡劣的工作環境也使其成為發動機孔探工作中需重點關注的區域。目前手冊要求孔探V2500 發動機燃燒室時，通過拆除所有的孔探堵頭來進行檢查。這樣雖然能確保檢查的全面性，但筆者認為在目前的孔探設備和技術支持下，拆除所有的孔探堵頭是不必要的。之所以手冊要求拆除所有的孔探堵頭來進行檢查，是因為當時廠家在制定手冊時使用的孔探設備是直桿鏡（剛性鏡），如今直桿鏡已然被工業視頻內窺鏡（柔性鏡）取代，但手冊在設備方面并沒有進行相應的更新。隨著發動機廠家對于孔探設備認知的提升，一些新型發動機燃燒室已經減少了孔探口的數量，如A320neo 飛機上選裝的GTF（PW1100）發動機燃燒室上預留的孔探口，除A、B 點火電嘴外只有一個DIFF-1，并且廠家培訓時也要求通過DIFF-1 孔探口對燃燒室進行360°穿繞檢查。以此為契機，選取目前業內主流的工業視頻內窺鏡GE Mentor Visual iQ（下文稱G4）和OLYMPUS IPLEXNX（下文稱NX），分別對V2500 發動機燃燒室進行360°穿繞檢查嘗試，并對穿繞檢查的全過程進行描述、記錄和分析。

1 V2500 燃燒室孔探口分布及穿繞嘗試

1.1 V2500 燃燒室孔探口分布

V2500燃燒室設有專用孔探口8個，分別是B1、B2、B3、B4、B5、B6 孔探口和兩個點火電嘴IP1 和IP2，手冊中孔探口編號及位置見圖1，實物見圖2。根據AMM 手冊（Revision Date：01-Feb-2022）要求，檢查V2500 燃燒室時需要拆卸所有的孔探堵頭。為此，分別通過B1、B3、B4、B5、B6 和IP1、IP2 嘗 試利用G4 和NX 分別進行360°穿繞，記錄相應檢測對象的檢測視角圖、穿繞過程中產生的問題以及嘗試解決問題的方法（B2由于被ACAC遮擋，不易進行360°穿繞，且因其緊鄰B1，故以B1 為例說明）。

圖1 V2500發動機孔探堵頭編號及分布示意圖

圖2 V2500發動機孔探堵頭實物圖

1.2 各孔探口360°穿繞嘗試

利用G4 和NX 分別對上述孔探口進行順時針360°和逆時針360°穿繞嘗試（文中的順時針、逆時針均指的是順航向，站在發動機尾部朝前看），各孔探口360°穿繞結果記錄如圖3 所示。

由圖3 可以看出：

圖3 G4和NX 360°穿繞記錄

1）V2500 發動機燃燒室8 個孔探口均能實現360°穿繞，除B1 孔探口順時針、逆時針2 個方向都能完成360°穿繞外，其余孔探口均只能從一個方向進行360°穿繞，即經燃燒室頂部進行穿繞。

2）除B1 孔探口外，兩臺設備6mm光纜向底部360°穿繞均未成功。為研究可行性，用8mm 光纜進行嘗試。因目前公司沒有NX 的8mm 光纜，便利用G4 的8mm 光纜對除B1 外的其余孔探口進行了底部360°穿繞嘗試，均未成功。究其原因，一是B3、B4、B5 逆時針穿繞/B6、IP1、IP2 順時針穿繞，開始時利用光纜自重很容易實現，一旦越過6 點鐘位置到達約IP1 堵頭/B4、B5 附近后，光纜難以克服自身重力而出現軟軸及光纜的反方向掉落，阻礙光纜繼續實現360°穿繞；二是燃燒室空間相對寬裕，反向掉落的光纜與嘗試上行的光纜易形成堆疊，導致孔探人員較難維持光纜穿繞的前進性和方向性。圖4 所示為失敗嘗試例圖，選取的是發動機左側B4 孔探口和右側IP1 點火電嘴。

圖4 B4和IP1穿繞時光纜堆疊位置

3）對B1 孔探口進行順時針、逆時針360°穿繞嘗試時發現，用G4 的8mm和NX 的6mm 光纜均能完成360°穿繞，但G4 的6mm 光纜經過多次嘗試無法完成逆時針360°穿繞，這可能與當時光纜的硬度及軟軸部分的磨損程度有關，可能不具有普遍性，未來將在設備的光纜硬度及軟軸部分磨損程度發生變化時再進行反復嘗試，不斷驗證。

根據以上試驗情況，對各孔探口360°穿繞結果進行匯總，如表1 所示，?代表成功，?代表失敗。

表1 G4和NX的360°穿繞結果匯總

2 主要檢查對象的穿繞分析

V2500 燃燒室主要檢查的對象包括內襯環（Inner liner segment），外襯環（Outer liner segment），噴嘴組件（Bulkhead Segment、Bulkhead deflector、Fuel Spray Nozzles）和高壓渦輪一級導向器（HPT stage 1 NGVs）等。下面對上述對象能否在360°穿繞下100%檢查到進行分析。

2.1 內襯環

經過試驗，內襯環在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋，視角例圖如圖5 所示。

圖5 燃燒室內襯環檢查

2.2 外襯環

經過試驗，外襯環在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋，視角例圖如6 所示。

圖6 燃燒室外襯環檢查

2.3 噴嘴組件

V2500 發動機燃燒室共有20 個燃油噴嘴，要全面檢查到噴嘴組件的3 個對象（Bulkhead Segment、Bulkhead deflector、Fuel Spray Nozzles），探頭應盡量從正面檢查，否則極易漏檢。經過試驗，除B3 孔探口外，噴嘴組件在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋；B3 孔探口部分噴嘴視角太平，不滿足要求（見圖7）。

圖7 燃油噴嘴組件檢查

為了解決B3 孔探口檢查視角太平問題，嘗試使用側視鏡頭進行360°穿繞檢查。經試驗，測試鏡頭穿繞能完美解決B3 孔探口噴嘴視角過平問題，但側視鏡頭360°穿繞對孔探人員的操作技能要求較高，卡阻風險較大，建議各航司充分評估后執行。

2.4 高壓渦輪一級導向器

經過試驗，高壓渦輪一級導向器在各孔探口360°穿繞檢查下可以100%覆蓋，視角例圖如圖8 所示。

圖8 高壓渦輪一級導向器檢查

3 總結與注意事項

3.1 總結

通過對上述檢測對象的逐一試驗與分析，認為利用360°穿繞來檢查V2500 燃燒室是切實可行的，經比對各設備穿繞過程與檢測圖像，得出以下結論：

1）本單位NX（6mm）在燃燒室360°穿繞性能上優于G4（6mm）。

2）燃燒室上部孔探口相較于下部孔探口更容易實現360°穿繞，因此在實際工作中推薦選取相對更高的孔探口如B4、B5、B6 來進行360°穿繞。

3）IP1 和IP2 兩個點火電嘴相較于其他孔探口存在著更高的拆裝風險（如拆除過程中固定底座松動、點火電嘴靜電釋放），且涉及航材損耗和安裝后的系列測試，又因其檢測視角能被B6孔探口覆蓋，因此在實際工作中不推薦選取點火電嘴進行360°穿繞。若孔探規范要求燃燒室進行雙向360°穿繞覆蓋，推薦通過B6 孔探口完成逆時針覆蓋。

4）檢查內襯環、外襯環、高壓渦輪一級導向器時，所有孔探口均能較好地滿足檢測要求。

5）對于噴嘴組件來說，通過B3口用直視鏡頭進行360°穿繞檢測時，有一部分噴嘴無法滿足正面檢查的要求。因此，對于B3 口，建議利用側視鏡頭進行360°穿繞以滿足噴嘴的檢查要求。

3.2 注意事項

3.2.1 安全措施

開始燃燒室穿繞檢查前，一定要確認相關安全措施已實施，駕駛艙相關警告標識已懸掛，鏡頭已安裝正確。

3.2.2 溫度

燃燒室360°穿繞會使鏡頭和光纜不可避免地接觸到內外襯板、高壓渦輪導向器和燃油噴嘴等熱部件，燃燒室尚有余溫時，會使設備升溫明顯快于普通觀察，所以360°穿繞對于溫度的要求比普通觀察更嚴格。在360°穿繞過程中，大部分光纜需進入燃燒室，致使孔探人員對溫度的控制裕度更低，這就要求孔探人員具有豐富的超溫識別經驗，不能等到設備報警后再外撤探頭。由于探頭撤離的時間長于普通觀察，或許在探頭撤離過程中，高溫已經對設備造成了不可逆的損害，因此建議進行360°穿繞前一定要滿足相應的溫度要求，給孔探人員應對發動機回溫、探頭卡阻等特殊情況留出操作的時間裕度，否則可能對孔探設備或發動機造成不可挽回的損失。

3.2.3 探頭卡阻

1）燃燒室內外襯板分布著大小不一的摻混孔，在穿繞的過程中探頭有可能滑落進這些孔洞內，造成探頭卡阻，甚至可能因探頭卡阻后無法取出而更換發動機。因此，穿繞過程中一定要觀察屏幕，要始終保持先觀察再推送的動作要領，切不可僅憑操作人員的感覺或經驗盲目進行穿圈。在探頭接近這些孔洞時應及時利用導向遠離易卡阻的孔洞。

2）在360°穿繞時，軟軸可能由于推拉或扭轉意外進入高壓渦輪導向器（NGV），當NGV 開口角度與穿繞方向相反時，軟軸極易鉤在NGV 上形成卡阻。因此，穿繞過程中軟軸行進至NGV 附近時，禁止使用蠻力推拉或扭轉光纜，防止探頭意外甩進NGV。

3.2.4 高壓渦輪葉片的轉動

360°穿繞過程中，探頭極易接近NGV，當NGV 開口角度與穿繞方向一致時，探頭易穿過NGV 而接近高壓渦輪一級轉子葉片，若操作不當，探頭會直接穿過高壓渦輪一級轉子到達下一級渦輪導向器甚至下一級渦輪葉片。如果此時高壓渦輪葉片在轉動，而探頭意外接近或進入葉片轉動路徑中，就可能對孔探設備甚至是發動機渦輪葉片造成巨大損害。因此，在進行V2500 燃燒室360°穿繞檢查時，禁止同時孔探高壓轉子。

3.2.5 探頭/光纜的磨損

無論何種穿繞，都會對設備造成一定程度的磨損。以下幾點注意事項可以減少或避免一些不必要的磨損。

1）利用先觀察再推送的動作要領，觀察和利用導向，盡量避免鏡頭直接接觸觀察對象或穿繞路徑中的其他物體。

2）推送力度應適中，在遇到光纜或鏡頭阻滯時，切勿使用蠻力硬性推拉或扭轉。

3）穿繞結束后應及時檢查設備情況，按照保養手冊要求對設備進行擦拭和保養。當發現設備已經出現較為明顯的磨損時，應立即停止繼續使用該設備進行穿繞檢查，以免對設備甚至是發動機造成更大的損害。

3.2.6 人員的培訓

應對孔探人員進行專項的穿繞培訓，使每一位孔探人員都能熟練掌握各檢查部位的相關技術要領和相應的危險源情況，有效避免操作過程中出現人為失誤或錯誤判斷。

4 結束語

當今，360°穿繞檢查在業內已成為V2500 燃燒室的主流檢查方式，只是各航司使用的孔探設備和選取的孔探口存在差異。本文通過使用主流設備G4 和NX，對各孔探口進行穿繞實測并對相同檢測對象的圖像進行對比，為360°穿繞檢查V2500 燃燒室的可行性提供了事實依據。

經過近4 年實際應用的驗證，該360°穿繞檢查V2500 燃燒室的方法不僅能夠滿足手冊對于燃燒室的檢查要求，還有效縮短了孔探檢查的工作時間，降低了孔探人員的工作強度，明顯節約了航耗材成本和維修人力。

近年來，隨著孔探技術和孔探設備的高速發展，發動機內部穿繞的檢查項目越來越多。從早期V2500 的HPT 罩環和HPC6 轉子路徑涂層、CFM56 的HPT SHROUD、 湍 達700 的IPC8 級OGV 及HPC1 和2 級轉子路徑涂層，到如今的GTF 燃燒室、HPT2 NGV、HPC8 篦尺封嚴和湍達XWB IPT 隔熱罩等，不同發動機不同的穿繞項目對孔探人員的技能水平不斷在提出更高的要求，孔探人員也在確保安全和檢測質量的前提下，嘗試利用不同的孔探設備、不同直徑的光纜、不同視角的鏡頭、不一樣的接近方法對孔探工作進行改善和創新，不僅可以提高檢測質量和工作效率，還不斷提升了孔探人員的專業技能水平，滿足新工作新要求。