B737—300和B737—800飞机发动机水洗计划优化分析

张巍

摘 要：波音B737飞机发动机水洗主要是针对发动机内涵道气路进行清洗。对于长时间工作在工业污染较重，城市建筑扬尘较差的环境下，发动机水洗可以在一定的范围内保持发动机性能，延长发动机在翼使用时间，降低发动机使用维护成本。文章根据东航武汉公司波音737-300和737-800机型的发动机水洗数据，分析水洗对发动机几个性能监控参数影响。为了优化水洗采取的一些措施。探讨了3种水洗方案，结论为固定基本次数为最优：每年固定一个基本次数，然后根据发动机的状况及运行环境，适当增加水洗次数。

关键词：发动机水洗；民航维修；东航武汉737机队

中图分类号：V231 文献标志码：A 文章编号：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 水洗對发动机影响的分析

1.1 水洗对发动机参数影响

主要对东航武汉机队近三年的发动机水洗数据进行统计，涉及两个机型：波音737-300和737-800，数据来源GE发动机远程监控网。

本文主要选取了发动机性能监控方面的几个参数来分析：发动机起飞排气温度裕度EGTM，巡航排气温度偏差EGT，巡航核心转速偏差N2，巡航燃油流量偏差FF，巡航滑油温度Oil T，巡航滑油压力Oil P，巡航风扇振动Fan Vibe和巡航核心振动Core Vibe。

本文将采用正态分布置信区间的方法来对水洗效果进行评估。

737-300机型发动机，研究了88台次水洗统计数据，分析水洗前后数据变化。对于起飞EGTM：8次出现负值，80台次为正值，正值的概率为90.9%，有效率比较高，水洗平均恢复EGTM的值为8.6，算出95%置信区间为7.2-10，说明发动机水洗是恢复EGTM的有效手段。对于巡航EGT：13次出现正值，75台次为负值，负值的概率为85.2%，比例较高，平均降低了4.9度，算出95%置信区间为-6.1到-3.8，说明水洗降低了巡航时排气温度偏差EGT。对于巡航N2：数值从-0.4-0.1之间，负值出现68次，负值概率为77.3%，平均值为-0.12，算出95%置信区间为-0.14到-0.09，但所占比例很小，说明发动机水洗对巡航N2影响很小。对于巡航FF：出现50次负值，负值概率为56.8%，平均值为-0.19，算出95%置信区间为-0.27到-0.1，说明发动机水洗可以略微降低巡航时燃油流量偏差，可以节约燃油。对于巡航滑油压力：变化量所占比例很小，统计出来的平均值为-0.01，算出95%置信区间为-0.17到0.16，水洗对滑油Oil P无影响。对于巡航滑油温度：变化量所占比例很小，统计出来的平均值为-0.04，算出95%置信区间为-0.71到0.62，水洗对滑油Oil T无影响。对于巡航风扇振动：变化百分比很小，统计的平均值为-0.02，算出95%置信区间为-0.05到0.01，水洗对巡航时振动Fan Vibe无影响。对于巡航核心振动：变化百分比很小，统计的平均值为0.003，算出95%置信区间为-0.009到0.156，水洗对巡航时Core Vibe无影响。

737-800机型发动机，研究了157台次水洗统计数据，分析水洗前后数据变化。对于起飞EGTM：1次出现负值，156台次为正值，正值的概率为99.4%，水洗平均恢复EGTM的值为11.6，算出95%置信区间为10.8-12.5，说明发动机水洗是恢复起飞EGTM的有效手段。对于巡航EGT：大于等于0的次数33次出现，124台次为负值，负值的概率为79%，平均为-3.8，算出95%置信区间为-4.5到-3.1，说明水洗降低了巡航时排气温度偏差EGT。对于巡航N2：数值从-0.4-0.2之间，负值出现109次，负值概率为69.4%，平均值为-0.1，算出95%置信区间为-0.13到-0.09，所占比例很小，说明水洗对发动机巡航时核心转速偏差N2影响很小。对于巡航FF：出现117次负值，负值概率为76.5%，平均值为-0.25，算出95%置信区间为-0.35到-0.16，说明发动机水洗略微降低巡航时燃油流量偏差，可以节约燃油。对于巡航滑油压力：滑油压力变化的平均值为0.41，算出95%置信区间为-0.01到0.83，所占比例很小，水洗对滑油Oil P无影响。对于巡航滑油温度：滑油温度变化的平均值为-0.04，算出95%置信区间为-0.14到0.04，所占比例很小，水洗对滑油Oil P和Oil T无影响。对于巡航风扇振动：变化百分比很小，平均值为-0.01，算出95%置信区间为-0.02到0，水洗对巡航时振动Fan Vibe无影响。对于巡航核心振动：变化百分比很小，平均值为-0.002，算出95%置信区间为-0.005到0.001，水洗对巡航时振动Core Vibe无影响。

737-300机型和737-800机型发动机水洗对各个参数影响一致，提高了起飞排气温度裕度，降低了巡航时的排气温度，降低巡航时燃油流量偏差，对发动机巡航时核心转速偏差N2影响很小，对巡航时的滑油压力和温度没有影响，对巡航的风扇振动和核心振动无影响。

一般发动机性能衰退都会在EGT上表现出来。因此，起飞排气温度对发动机寿命影响是很大的，经常通过发动机减推力起飞来降低起飞时的排气温度，这样可以帮助延长发动机在翼时间，可以降低运营成本。而与起飞排气温度联系紧密的一个参数就是起飞排气温度裕度。在民航实际中，海平面起飞排气温度裕度有严格的定义，假设发动机在海平面，且平功率温度条件下，在飞机正常引气，让发动机产生额定全推力的时侯的排气温度与排气温度红线值的距离。通常起飞排气温度裕度高低反映了发动机性能的好坏。通常起飞EGTM反映了发动机性能的好坏。发动机水洗有效的恢复了起飞排气温度裕度，延长了发动机在翼时间。略微降低了巡航时燃油流量偏差，可以节约燃油。

1.2 间隔长短对水洗效果的影响

选取最重要的参数起飞EGTM来分析：

737-300机型：间隔超过4个月水洗裕度恢复平均值为10.1，算出95%置信区间为7.4-12.9；间隔3个月-4个月水洗裕度恢复平均值为8.3，算出95%置信区间为6.5-10.1；间隔2个月-3个月水洗裕度恢复平均值为2.2，除了一次水洗裕度恢复8.3外，其余3次水洗均裕度恢复小于3；间隔1个月-2个月裕度恢复平均值为-2.8，两次水洗裕度恢复均为负值。间隔超过4个月裕度恢复略高于间隔3个月-4个月，明显高于间隔2个月-3个月和间隔1个月-2个月。

737-800机型：间隔超过4个月水洗裕度恢复平均值为13.5，算出95%置信区间为12.4-14.6；间隔3个月-4个月水洗裕度恢复平均值为11，算出95%置信区间为9.4-12.5；间隔2个月-3个月水洗裕度恢复平均值为7.3，算出95%置信区间为6-8.6；间隔1个月-2个月水洗裕度恢复平均值为6.6，算出95%置信区间为5.2-8。间隔越长发动机水洗裕度恢复越好，间隔超过4个月裕度恢复略高于间隔3个月-4个月，明显高于间隔2个月-3个月和间隔1个月-2个月。

两种机型得出结论都是一样的，时间间隔越长水洗效果越好，间隔3-4个月的与间隔4个月以上的相差不大，但明显优于间隔3个月以下的。在保证质量的条件下尽可能多洗，选取间隔3个月-4个月来进行水洗最优，对应就是一年洗3-4次。

2 发动机水洗计划优化的研究

2.1 发动机水洗优化举措

2.1.1 设备的改进

采取特殊的工装：J型钩发动机清洗工具，装卡在低压压气机进口，水流不经过风扇叶片，提高了效率，效果更好。比向风扇喷水的水洗方法更容易控制，更有效。如果有条件的话使用EcoPower水洗设备则会使发动机水洗效果更好。

2.1.2 工艺的改进

发动机水洗时冲洗3次。早期按水洗工卡的要求，水洗时只冲洗2次，发现水洗效果不理想，后来增加一次冲洗，发现水洗效果改善不少。

发动机用水改进：早期用自来水，为了改善水洗效果，改用了純净水。不能使用净化的井水，井水中含有盐分比重较高，清洗后会在叶片上留下难以清除的物质。水洗水温在85摄氏度以上时，效果更好。

2.1.3 人力资源优化

多个部门互相沟通，安排好发动机水洗工作，对水洗效果进行监控，提出改进建议。生产部门同技术部门负责制定发动机水洗计划和时间表，定检车间负责工装，检查水洗流程，现场实施水洗工作，发动机监控部门负责水洗后数据统计，分析水洗效果，反馈给技术部门和定检车间。

2.1.4 减少水洗发动机引起的故障

水洗后的试车操作，水洗后的试车程序很重要，恰当的操作可以减少引起系统的故障出现的概率。特别是使用清洗剂水洗发动机时，操作得当，可以减少空调系统出现异味的可能，减少出现相关系统故障的可能性。实际操作中尽可能多的接通发动机进气道热防冰电门，然后接通发动机引气电门，再接通飞机大翼热防冰电门，用已启动的发动机引气来干冷转另一台发动机。原因在于发动机引气系统在进气道热防冰系统的前面，先接通发动机进气道热防冰电门，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组件空调感受一下引气系统有没有异味。前面操作得当，驾驶舱的异味就会很少。

2.2 对于裕度较低发动机的处理

当发动机的使用时间过长以后，性能老化就会相当严重，然后排气超温现象就有可能发生，特别是飞机在夏季起飞时候，排气超温的压力就会更大，超温故障越来越成为延长发动机的使用寿命、挖掘发动机的潜力的一个瓶颈。因为随着使用时间的增加，发动机本身的老化，是不可避免的。当一台发动机裕度较低时，也就是面临快换发的时候，裕度低到一定程度就导致起飞EGT超温，通常采取的办法就是加强发动机水洗，尽量恢复EGTM，从而延长发动机的在翼时间，降低发动机的使用维护成本。

2.3 三种发动机水洗安排方法优劣的比较（如表1）

2.3.1 固定间隔的水洗安排

以固定间隔来进行水洗。方便维修计划，安排工作，定期进行。可以都安排在定检中执行。不足之处在于不够灵活，不利于调整计划，没有考虑天气的因素。当水洗的时候，天气不好，特别是寒冷的冬季，不利于水洗，可能被迫取消或推迟水洗。

2.3.2 固定次数的水洗安排

以固定次数来进行水洗。考虑了天气的因素，便于水洗计划的调整，可以根据航班计划进行灵活调整，便于水洗工作的实施。不足之处在于没有考虑发动机运行环境和实际情况，那就需要适当的增加水洗次数。

2.3.3 固定基本次数的水洗安排

每年固定一个基本次数，然后根据发动机运行环境和实际情况，适当增加水洗次数。即考虑了天气的因素，可以灵活安排，便于水洗计划的调整，方便水洗工作的实施。又考虑了发动机的运行环境和实际情况。而针对裕度快降到警戒值的发动机适当增加一次水洗，以尽量延长其在翼时间。

2.3.4 三种水洗安排的比较与分析

三种方法的比较：固定次数的方法优于固定间隔的方法，固定基本次数的方法优于固定次数的方法。固定基本次数的方法优于固定间隔方法。

2.3.5 基于固定基本次数的优化分析

前面分析得到间隔3-4个月的与间隔4个月以上的相差不大，但明显优于间隔3个月以下的。取水洗间隔3-4个月将最优。水洗计划，固定基本次数，一年洗三次，不固定日期，机队整体计划：春天天气变暖之后进行一次水洗；八九月份是航空公司旺季，航班会安排的比较密集，夏天旺季之前进行一次水洗；过冬之前进行一次水洗，冬天天气寒冷，不利于水洗工作安排实施。而针对裕度快降到警戒值的发动机适当增加水洗次数，保证安全，并尽量延长其在翼时间。

3 结束语

发动机水洗对发动机监控性能参数的影响：有效的恢复了起飞排气温度EGT裕度，降低了巡航排气温度偏差EGT，略微降低巡航时燃油流量偏差FF，对巡航N2影响很小，对巡航滑油Oil P和Oil T无影响，对巡航振动Fan Vibe和 Core Vibe无影响。发动机水洗对发动机EGTM影响最大。

水洗时间间隔越长EGTM恢复的越好，间隔超过4个月裕度恢复情况与间隔3个月-4个月相当，明显高于间隔2个月-3个月和间隔1个月-2个月。选择3-4个月的水洗间隔来进行水洗效果最好。固定基本次數的水洗方案是最优化的水洗方案，即考虑了维修方案的要求，又考虑公司的发动机的运行环境和实际情况。通过改进水洗设备、工艺，合理安排人力资源来优化水洗。

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