飞机发动机EGT影响因素的研究

梁继义

摘   要：发动机被称为飞机的“心脏”，发动机的排气温度EGT（Exhaust gas temperature）则是表明这颗“心脏”健康与否的重要指标之一。理想情况是测量涡轮进口温度，但是由于涡轮进口处温度较高，温度场分布不均匀，测量困难。由于涡轮中温度降是按已知的方式变化的，所以测量并限制涡轮排气温度不超限，其目的是保证涡轮前温度T3*（即涡轮前燃气总温，是发动机设计时与加热比匹配的重要参数，指燃烧室出口/涡轮进口处的燃气总温度）不超出允许值。排气温度值与允许极限值之差值称为EGT 裕度（EGTM），它是代表发动机性能衰退的参数。本文以CFM56-3发动机为例，主要阐述两方面内容：一是对EGT的影响因素的研究;二是提出一些降低EGT和增加EGT裕度的措施。

关键词：CFM56发动机  EGT  影响因素

中图分类号：V241                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（c）-0004-02

1  影响EGT的因素

影响燃气涡轮发动机EGT的因素很多，归纳起来可分为四大因素，简称为“机”、“气”、“人”、“环境”。

1.1 “机”

“机”的因素即发动机的核心机部分（高压压气机、燃烧室、高压涡轮）对EGT的影响，主要体现在以下三个方面：

压气机效率下降，会使进入压气机的空气流量减少，导致推力下降。为了保持同等的推力，就需要增大供油量，这样就直接导致T3*上升，造成了EGT的升高。压气机的效率损失主要表现叶型损失和二次流动损失。

燃烧室富油，富油燃烧意味着有更多的燃油参与做功的过程，更多的化学能转化为了热能，会直接导致T3*和EGT升高。

涡轮效率降低，即高温燃气在流过涡轮时，不可避免地会发生流动损失，和压气机中一样，也包括叶型损失和二次损失。由于气流在涡轮中的这些损失，造成涡轮的效率下降，没有足够的气流来将焓转化为动能，又将动能转化为功。而这些功除了克服涡轮本身的摩擦外，大部分是直接被压气机吸收的，换句话说，涡轮效率的降低导致了压气机效率的降低，从而导致了EGT超温。

1.2 “气”

“气”的因素指由于气流引起的发动机喘振、为飞机其他系统提供高压引气的发动机引气系统。

喘振现象主要指的是压气机的喘振，是压气机进口气流流量骤减或转速偏离设计值引起的气流沿压气机轴线方向发生的低频、高幅振荡现象，是一种不稳定的工作状态。严重喘振时会出现发动机振动加大，转速不稳定、推力突然下降并且有大幅度的波动，发动机EGT超温，压气机气流倒流，有低沉噪音或“放炮”等现象。

发动机除了产生推力外，还要为飞机提供气源。发动机引气后，高压压气机中的一部分气流被抽走，用于做功的气流减少，发动机功率将下降，推力也要减小。此时如果EGT超温可能源于两方面：首先进入燃烧室与燃油掺混燃烧的空气量减少，使燃烧室变得富油，T3*将上升，EGT也上升，易造成超温。其次，发动机引气后，由于推力减小，燃油消耗率上升，为了保持原有推力的连续，燃油系统将自动增加供油量，同样会使T3*升高，EGT增加。

1.3 “人”

发动机EGT超温大多数是人为原因造成的，尤其是在起动和起飞阶段。不恰当操作或维护不当都会影响到EGT。所以，在发动机起动时，机组需密切注意EGT的變化，一旦发现EGT和燃油流量（FF）上升过快，有超温的趋势时，必须及时中断起动。

发动机加速所需时间的长短，代表了发动机的加速性能。加速时间短，则发动机具有良好的起飞、爬升、越障、复飞和机动性能。但如果只追求加速性能，加速时猛推油门杆，会使供油量猛增，燃烧室富油严重，T3*升高过快，涡轮的功率增加过大，发动机很容易出现喘振、EGT超温和富油熄火。所以，加速时对油门杆的控制应适度。

1.4 “环境”

“环境”的因素指的是外界环境因素对EGT的影响。飞机在不同的地域环境中飞行，所处的大气环境也是不尽相同的，如在高原地区、气候严寒地区、或者空气中水分、盐分及微尘含量过高等条件下飞行。这时要么起动缓慢，涡轮负荷加大，或形成富油燃烧，要么叶片腐蚀和封严破坏致核心机效率下降从而导致EGT升高。此外，发动机遭受不可预料的鸟击和外来物损伤（FOD）也会使EGT升高。

2  降低EGT

研究EGT影响因素的目的是为了尽可能降低EGT，提高EGT裕度，延长发动机的使用寿命，提高其经济性。可从以下三方面入手。

2.1 在发动机设计制造方面

可以采用新型材料和改进制造工艺、加强涡轮叶片冷却、采用HPTACC（高压涡轮主动间隙控制）系统等措施。

2.2 从实际飞行角方面

大多数的EGT超温都是飞行中由于人为操作不当引起的。所以在实际飞行过程中，应注意：

减推力起飞：CFM56系列发动机具有较大的推力富裕，在非高温、非高原地区机场，外界大气条件较好，飞机实际起飞重量小于最大起飞重量，跑道较长无污染，机场净空较好，在满足飞机起飞安全性能基础上可采用减推力起飞。

改进爬升：爬升阶段在安全裕度允许的情况下，尽量使用分阶段爬升，既可以减轻发动机负荷也有助于部件冷却，防止EGT超温。

引气量适中：在实际飞行中，合理控制发动机引气量，是防止发动机EGT超温的一个重要措施。民航客机飞行中大部分的引气量被用于空调系统中。因此，应注意空调引气量适中。具体的说就是冬天不要把座舱温度调得太高，夏天不要太低。另外，在飞行的关键阶段，主要是起飞、爬升和着陆阶段，应尽量避免引气，防止发动机EGT超温。

减少发动机最大工作状态时间：发动机在最大状态下工作时，发动机转速和EGT较高，发动机各部件承受的负荷最大。因此机组在使用最大推力时应严格遵守其时间限制，同时加强对发动机状态的监控。

加强冷暖机：在发动机起动和关车时，对发动机实施冷机、暖机程序，是提高EGT裕度，防止发动机超温的一个切实有效的措施。尤其在在高原地区机场、或夏天气候炎热时，为了防止发动机超温，建议延长冷暖机时间。

飞行中密切监控EGT：在实际飞行中，EGT是影响发动机安全工作的最主要参数，尤其在发动机起动、加速过程中或在高原地区机场工作时应特别注意监控EGT温度，不允许EGT超过各发动机状态下的限制值，对预防EGT超温、增加EGT裕度有十分重要的意义。

2.3 从发动机日常维护方面

一个是风扇叶片检查，加强对风扇叶片及防磨带检查，及时发现损伤并进行修复、更换，可提高风扇效率、降低EGT。另一个是对发动机进行水洗，是航线上常用的一种增加EGT裕度的方法，尤其对于长时间工作在较脏环境中、工业污染较重、空气中含盐分较多、受过鸟击、构型较老的发动机，水洗效果显著。

以上即是個人对发动机EGT的影响因素以及提高EGT的措施做的一点分析，希望能为航空发动机的使用和维护、各航空公司和飞机维修单位保证航班正点、提高维修效率、降低维修成本、提高经济效益做出微薄贡献。

参考文献

[1] BOEING737-300/400/500 OPERATIONS MANUAL

[2] 唐庆如，熬良忠.发动机航线维护[D].中国民用航空飞行学院.2010.

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[4] 郑鹏飞.CFM56-5B发动机VBV故障引起的EGT超温[J].航空维修与工程，2004（6）：59.