2019年国内民航发动机运行情况及典型技术问题分析

■ 王志立 / 中国民航科学技术研究院

本文基于中国民用航空局飞行标准司航空器使用困难报告（SDR）系统收集的数据，对国内民航发动机机队运行和空停情况进行介绍，并着重分析PW1100G和LEAP-1B两种型号发动机现阶段的典型故障以及相应的解决措施。

2019 年国内民航保持安全稳定发展，事故征候数量和事故征候万时率等各项安全指标均处于较低水平，但是高风险事件仍时有发生：全年发生11起发动机空中停车事件，新型号发动机的设计制造缺陷问题也亟待解决。

国内民航发动机机队概况

截至2019年底，国内按CCAR-121部运行的在用发动机数量为8143台，较2018年底增加了191台，增长率仅为2.40%，由于波音737MAX飞机停飞造成的LEAP-1B发动机（201台）停止运行和新发暂停引进等问题，导致增长率降低7.07%。CFM56-7B、CFM56-5B和V2500三个型号发动机占比最高，分 别 为35.74%、20.41%和15.66%。机队增量较大的为LEAP-1A发动机和PW1100G发动机，分别增长174台和146台；机队退出较多的为CFM56-7B发动机和V2500发动机，分别减少28台和27台。

2019 年度国内按CCAR-121部运行的发动机总使用时间为21224575小时，较2018年增加1307734小时，增长率为6.57%。

2019 年底国内按CCAR-121部运行的发动机平均机龄为6.88年，比2018年增加0.59年。其中10年以下机龄比例为75.44%，10～20年机龄比例为22.62%，20年以上机龄比例为1.94%。30年以上机龄的发动机数量为13台，最大机龄为34.96年，为顺丰航空的RB211发动机。

2019 年国内民航发动机SDR情况

2019 年SDR系统共收到使用困难报告5420份，其中机械类故障导致的SDR事件3475份；动力装置相关SDR事件699份，占机械类SDR事件的20.12%。按发动机型号统计，SDR数量前三位的分别是CFM56-7B发动机（220份）、V2500发动机（127份）和CFM56-5B发 动 机（89份）。 按ATA章节统计，动力装置部分SDR数量前三位的分别是燃油/控制系统（162份）、启动系统（127份）和发动机本体（103份）。

CFM56-7B发动机故障件主要集中在启动机（P/N: 3505945-10、3505945-12）、 启 动 活 门（P/N: 3289630-2、3289630-5）、发动机电子控制组件EEC（P/N: 2042M67P04、1853M33P06）、燃油滤压差电门（P/N: QA07995）和启动电门（P/N: 6600-2849、530938-1）。

V2500发动机故障件主要集中在点火电嘴（P/N: CH31964-1）、发动机接口组件EIU（P/N: 3957985206、3957985205）、发动机电子控制组件EEC（P/N: 824972-11-024）和燃油计量组件FMU（P/N: 8061-640）。

2019年动力装置机械类SDR数量按发动机型号分布。

2019年度动力装置机械类SDR按系统分布。

2019年发动机机械类SDR千时率按型号分布。

CFM56-5B发动机故障件主要集中在启动机（P/N: 3505582-28、3505582-27）、液压机组件HUM（P/N: 8061-536、724400-2）、发动机控制组件ECU（P/N: 2123M56P04）。

TRENT发动机故障件主要集中在燃油计量组件FMU（P/N: FMU702-03）、发动机电子控制组件EEC（P/N:EEC2010-02BX）和动力控制组件PCU（P/N: PCU5000MK5）。

2019 年动力装置机械类SDR千时率为0.0329，各型号发动机SDR千时率中PW127发动机最高，是机队平均值的5倍多；RB211、CFM56-3和CF6发动机因为老旧机型原因，SDR千时率较 高。PW1100G、LEAP-1B和 LEAP-1A发动机因为新机型原因，SDR千时率也相对较高。运行时间前两位的CFM56-7B和CFM56-5B发动机机械类SDR千时率均处于机队平均水平以下，运行时间第三位的V2500发动机机械类SDR千时率略高于机队平均水平。

2019 年国内民航发动机空停情况

2019 年按照CCAR-121部运行的发动机共发生空停事件11起，其中非机械类原因造成1起空停，为TRENT700发动机遭遇鸟击。

设计制造原因造成8起空停，分别为PW1100G发动机3起，2起为低压涡轮(LPT )3级叶片断裂导致，1起为主齿轮箱滑油泵驱动齿轮断裂导致；TRENT700发动机2起，均为发动机排气温度(EGT)指示系统设计缺陷导致；V2500发动机1起，为厂家装反高压压气机(HPC) 3级孔探堵头造成HPC 3级叶片断裂导致；LEAP-1B发动机1起，为径向传动轴(RDS)轴承失效导致；CFM56-7B发动机1起，为启动机金属屑污染发动机滑油系统导致。

机械原因造成2起空停，分别为V2500发动机1起，为引气和性能下降等一系列问题导致；CFM56-5B发动机1起，为液压机械组件HMU故障导致。

2019年按CCAR-121部运行的各型号发动机空停数量和原因分布

PW1100G发动机典型故障

1）LPT 3级叶片断裂

PW1100G发动机LPT 3级叶片采用钛铝合金，强度较差，在离心载荷下抗撞击能力不足，受到撞击时会断裂。截至目前，全球机队已发生几十起叶片断裂事件，并导致多起空停。

厂家调查发现，大部分LPT 3级叶片断裂与涡轮中介机匣(TIC)活塞封严磨损掉块撞击叶片有关。厂家已发布SI 299F-19B，要求对TIC封严执行在翼孔探检查，并结合发动机返厂执行SB 72-0111和SB 72-0118，将强度较差的钛铝合金叶片改装为强度更高的镍基合金叶片，以及将TIC封严更换为带涂层的新构型封严；厂家还发布了SB 72-0003（空客SB A320-72-1037），推广减推力起飞，以减少振动模态叠加导致TIC变形并与活塞封严相磨问题。2019年11月29日，FAA发布AD 2019-25-01，要求更换受影响的LPT 3级叶片。2019年12月16日，EASA发布AD 2019-0304，禁止在受影响飞机上同时安装两台没有完成SB 72-0111改装的发动机。2019年12月25日，CAAC发布CAD 2019-A320-26，要求执行减推力改装和禁止同时安装两台没有完成SB 72-0111改装的发动机。

2）主齿轮箱失效

PW1100G发动机全球机队已发生17 起主齿轮箱失效事件，造成15 起空停、2起中断起飞。厂家调查认为，根本原因是主齿轮箱内部整体驱动发电机(IDG)/主滑油泵(MOP)驱动齿轮在发动机特定转速下产生共振导致齿轮断裂。

厂家于2019 年6 月发布SB 73-0037和SB 72-0129，要求在翼升级EEC 软件版本至FCS 5.0，以减少发动机在共振转速下的运行时间，并结合发动机返厂完成齿轮更换；FAA颁发相应AD 2019-0393，要求受影响发动机进行EEC软件升级和齿轮更换。

国内发生的1起主齿轮箱失效导致空停事件为EEC 软件升级之后全球的第一起空停，说明EEC软件的升级并不能避免滑油泵驱动齿轮失效，还是要通过更换齿轮最终解决。

LEAP-1B发动机典型故障

LEAP -1B发动机的典型故障主要是其径向传动轴（RDS）轴承失效。

LEAP -1B发动机全球机队由于RDS轴承保持架早期失效已导致多起空停和非计划换发事件，厂家调查发现RDS轴承磨损/失效的原因为轴承保持架和轴承内滚道之间的滑油供油不足，由于缺少油膜润滑，保持架和内滚道之间发生磨损。在磨损前期会产生AISI4340银镀层金属屑；磨损后期保持架铆钉失效后，RDS轴承结构损伤造成滚珠磨损，传输齿轮箱TGB磁堵、滑油碎屑监控系统ODMS会出现大量M50轴承材料金属屑，导致滑油滤旁通灯亮，机组通常需按检查单人工关车。

2019年5 月17 日，厂家发布SB 72-0222 R7，要求对TGB回油滤进行重复检查；在南航、东航和厦航前期探索的基础上，厂家在该版本SB中引入对RDS轴承的孔探检查，以确认轴承保持架的变色、磨损情况。对于该项检查措施，FAA和EASA分别于6月7日和5月24日发布AD。同时，厂家发布SB 72-0258、SB 72-0271，对 RDS轴承的重新设计，一方面是改善轴承保持架和轴承内滚道之间的油膜建立，将轴承内滚道的润滑方式由4个凹槽改为传统轴承的8个小孔，增强对内滚道的直接滑油供给，同时增加保持架的宽度，加强支撑的同时减小应力；另一方面，通过改进RDS分流器和滑油喷嘴，加大对RDS轴承的滑油供给。通过相同极限条件下的台架试验，与老构型轴承相比，新构型轴承保持架未出现变色、磨损的问题。

虽然随着波音737MAX飞机的停飞，该机型装配的LEAP -1B发动机也停止运行，但是当波音737MAX恢复运行后，其发动机问题将更为敏感和重要，因此对于LEAP -1B发动机问题和缺陷的跟踪、改进仍需进行。

总结

从统计数据来看，国内民航业仍将保持高速发展的态势，机队规模也会持续不断增长。在航空器和发动机的运行过程中，不可避免地会出现各种问题，新型号发动机的引进也将带来新的故障，其在运行中显现的设计制造缺陷问题亟需解决。后续将持续关注PW1100G、LEAP -1B发动机等新型号发动机，跟踪相关问题的解决措施和改进方案，保障国内民用航空的飞行安全和持续健康发展。