PW1100 发动机防止空中停车的研究

■ 易玮/中国南方航空股份有限公司沈阳维修基地

1 PW1100 发动机的应用情况

配装PW1100 发动机的A320neo 飞机目前已被全球32 家航空公司选用，其中南航有24 架。与常规发动机相比，该型发动机由于具有更大的涵道比、油耗和排放更少、更加绿色环保且噪声小等特点，越来越受到各国航空公司的喜爱。

但是，新事物都有其两重性。PW1100发动机在风扇和低压压气机之间加装了一个减速箱，受不成熟的新材料应用以及技术设计滞后等因素的影响，致使该型发动机在实际使用中问题层出不穷。

2 PW1100 空中停车故障隐患的几个典型表现

1）2017 年3 月20 日， 一 架A320 飞机空中先后出现“ENG 2 CHIP DETECTED”“ENG 2 OIL LO PR”“ENG 2 FAIL”“ENG 2 SHUT DOWN”“ENG 2 OIL SYS FAULT”等故障信息，右发动机自动关车，飞机单发安全备降。地面检查发现，右发风扇叶片与防磨带相磨并卡死。更换右发动机后，地面试车正常。

2）2019 年6 月26 日，一架A321飞机起飞后，高度29000ft 时机组听到左发异响，同时观察到左发EGT 超限、N1 值波动，收回油门后EGT 正常，N1值继续波动且出现N1 高振动。机组人工关车，单发返航，安全落地。孔探检查发现，左发涡轮LPT3 级叶片损坏。更换左发动机后地面试车正常。

3）2019 年11 月23 日，一架A321飞机空中出现左发滑油低压、左发滑油碎片探测、左发加热系统故障、左发FADEC 等信息。机组按检查单处置，关闭左发并备降，安全落地。孔探检查发现，齿轮箱内部有裂纹，IDG 驱动轴缺失，滑油泵和发电机齿轮损坏。分析认为故障的根本原因是发动机在特定转速下产生共振，导致轮齿断裂。更换左发动机后，地面试车正常。

3 PW1100 发动机故障隐患分析及维护措施

3.1 3 号轴承封严磨损（干式）

截至目前，世界机队中已有38 起因3 号轴承干式封严（DFS）早期磨损导致的换发，大多数被滑油碎屑监控（ODM）探测到（封严使用时间大概为500FH）。其中5 起未被孔探探测到，封严磨损后，渗漏的滑油进入引气系统导致客舱异味。普惠公司于2018 年11 月5 日发布SB PW1000G-C-73-00-0032-00A-930A-D，引入EEC 软件版本FCS4.5，通过降低主滑油温来减少早期磨损事件。之后，普惠公司又于2018年12 月20 日发布了SI 375F-18，要求一次性孔探检查3 号轴承前后封严。目前，普惠公司正在研究设计新构型，预计2020 年第2 季度发布。

维护措施包括：

1）实时监控ODM 计数，并视需安排磁堵检查。

2）编写EO：B32072P063，升级EEC 软件至FCS4.5。目前南航机队已完成此项工作。

3）编写EO：B32072P077，对于新发动机或送修返回（安装了干式封严）发动机，1000FH 内孔探检查DFS。结合世界机队状况，重新评估孔探间隔，计划将“EO：针对在翼DFS 使用时间小于1500FH 的发动机” 修订为每500FH 孔探一次，共执行3 次。

3.2 MOP/IDG 驱动齿轮断裂

截至目前，世界机队已发生18 起因主滑油压力/整体驱动发电机（MOP/IDG）驱动齿轮断裂导致的事件，其中16 起空停（低滑油压力），2 起中断起飞（无推力响应）。主要原因是在特定N2 转速下，MOP/IDG 驱动齿轮存在共振现象，导致其出现高周疲劳而断裂（见图1）。普惠公司已发布相关SB 73-00-0037，要求在翼升级EEC 软件版本至FCS5.0，以快速通过共振时的N2 转速，减少齿轮断裂；同时发布了相关SB 72-00-0129 改装，重新设计滑油泵/IDG 齿轮，并要求在发动机返厂时完成齿轮更换。FAA 也已颁发相关AD FAA-2019-0393。

图1 MOP/IDG驱动齿轮断裂

图2 LPT叶片断裂

维护措施包括：

1）在翼升级EEC 软件版本。

2）与普惠公司沟通在翼更换滑油泵/IDG 齿轮事宜，编写EO 在翼执行改装。

3）在改装完成前，通过发动机滑油监控报密切监控发动机OMD 计数并视需安排磁堵检查。

3.3 LPT 第3 级叶片断裂

截至目前，世界机队已发生31 起LPT 第3级叶片断裂事件，其中7起空停，南航有1 起空停3 起返航。主要原因是该叶片采用轻质的钛铝合金材料制成，重量很轻但强度较差，容易受冲击而断裂（见图2）。目前已知的调查结果有燃烧室螺桩脱落，LPT 铆钉脱落，HPT2级叶片断裂和LPT 内腔的FOD（螺杆）。

普惠公司于2019 年5 月14 日发布了SB PW1000G-C-72-00-0111-00A-930A-D，引入新构型的LPT 第3 级叶片以解决此问题。

维护措施包括：

1） 按照AMM 72-53-00-220-801-A，详细目视检查LPT 第3 级叶片和外侧空气封严。

2）缩短HPT 孔探间隔至750FH，新增LPT 孔探项目，严密监控LPT3 叶片上游可能的材料脱落。

3）编写EO：B32072P087，引入备用爬升构型，降低爬升时的发动机功率。

4）通过运指中心发布风险提示单，机组人员可通过电子飞行本（EFB）查看相关的预警提示。

5）制定机队LPT 第3 级叶片改装计划，并与普惠公司沟通改装事宜，以换发的形式，梯次完成南航机队的改装。

3.4 HPC 系轴（tie-shaft）周向裂纹

截至目前，世界机队已有7 起确认的HPC 系轴周向裂纹事件，暂无空停事件，南航有1起非计划下发（P770429）。事件的基本现象包括N2 高振动（非瞬时）、油门杆无响应或N2 振动跟随油门杆变化。

调查发现，HPC 系轴和HPC 前毂的啮合处由于径向移动，在HPC 系轴最后侧的根部螺纹处产生周向裂纹（见图3），裂纹引起了不平衡，导致N2高振动，N2 的振动给N2 转速传感器带来干扰，故障信息传输到EEC，限制了飞机低速时的油门响应，为防止超速，EEC 的轴剪切逻辑会立即关闭发动机，导致因N2 高振动引起的空停率居高不下。普惠公司计划引入更好的抗磨涂层，改善其几何构型。

图3 HPC系轴周向裂纹

维护措施包括：

1）实时监控机队N2 振动情况和译码分析。

2）特别留意N2 高振动的排故，将排故后的译码与之前的N2 高振动译码进行对比，做出合理的判断并制定进一步的措施。

4 总结

实施上述一系列措施后，南航执管的PW1100G 发动机的每千小时空停率由世界平均水平的0.011 下降到0，提高了运行品质，保证了飞行安全。