2020年国内民航发动机运行情况及典型技术问题分析

王志立

2020年受新冠肺炎疫情影响，国内民航运输量和运行时间均有一定幅度的下降，SDR（使用困难报告）事件和发动机空中停车事件的发生次数有所降低，SDR事件发生率和空停率基本保持稳定。

1国内民航发动机机队概况

截至2020年底，国内按CCAR-121部运行的在用发动机数量为8302台，较2019年底增加了159台，增长率仅为1.95%，近两年由于波音737MAX停飞和新冠肺炎疫情影响导致发动机引进速度相应放缓。CFM56-7B、CFM56-5B和V2500三个型号发动机占比最高，分别为33.58%、19.56%和14.29%。机队增量较大的为LEAP-1A发动机和PW1100G发动机，分别增长了118台和69台；机队退出较多的为V2500发动机和CFM56-7B发动机，分别减少了32台和25台。

2020年度国内按CCAR-121部运行的发动机总使用时间为15，165，229小时，较2019年减少6，059，338小时，下降率为28.55%。

2020年底国内按CCAR-121部运行的发动机平均机龄为7.57年，比2019年增加0.69年。其中10年以下机龄比例为71.85%，10～20年机龄比例为26.20%，20年以上机龄比例为1.95%。30年以上机龄的发动机数量为20台，最大机龄为一台35.96年的RB211发动机。具体如图1所示。

2 2020年国内民航发动机SDR情况

2020年SDR系统共收到使用困难报告3924份，其中机械类故障导致的SDR事件2629份；动力装置相关SDR事件463份，占机械类SDR事件的17.61%。按发动机型号统计，SDR数量前三位的分别是CFM56-7B发动机（131份）、CFM56-5B发动机（85份）和V2500发动机（67份），如图2所示。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（122份）、启动系统（75份）和发动机反推（60份），如图3所示。

CFM56-7B发动机故障件主要集中在启动机（P/N： 3505945-12、3505945-10）、液压机械组件HMU（P/N：1853M56P16、442653）、点火激励器（P/ N：10-631045-3、10-631045-2）、启动活门（P/N： 3289630-2）和振动监控组件AVM（P/N：241-298-002-015）。

CFM56-5B发动机故障件主要集中在液压机组件HUM（P/N： 8061-536）、启动机（P/N： 3505582-28）和发动机控制组件ECU（P/N： 2458M04P01）。

V2500发动机故障件主要集中在燃油计量组件FMU（P/N： 8061-639）、发动机电子控制组件EEC（P/N： 824972-11-024、824972-11-026）和发动机接口组件EIU（P/N： 3957985206）。

2020年动力装置机械类SDR千时率为0.0305，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；CFM56-3、CF6和RB211发动机因为老旧机型原因，SDR千时率较高；PW1100G发动机因为设计原因，SDR千时率也相对较高；运行时间前两位的CFM56-7和CFM56-5发动机机械类SDR千时率均处于机队平均水平以下，运行时间第三的V2500发动机机械类SDR千时率与机队平均水平持平。如图4所示。

3 2020年国内民航发动机空停情况

2020年按照CCAR-121部運行的发动机共发生空停事件8起，近十年空停千时率总体呈震荡下降趋势，逐渐稳定于0.0005，与国际机队相比仍维持在较低水平。如图5所示。

非机械类原因造成2起空停，分别为CF34-10A发动机因机组触碰到失去弹性保护的燃油控制开关导致意外关车和CFM56-7B发动机遭遇鸟击。

机械原因造成4起空停，其中PW4000发动机3起，分别为可调静子叶片作动器失效、3号轴承失效和HPC 6级转子叶片断裂导致；PW127J发动机1起，为APU引气管路卡箍松动漏气，温度升高导致状态杆和功率杆软轴卡滞。

设计制造原因造成1起空停，为CFM56-7B发动机燃油滤粘合胶溢出导致HMU计量活门堵塞后燃油供给异常。

另外，事件最终原因仍在调查中的有1起空停，为V2500发动机空气滑油冷却器漏滑油导致。具体见表1。

4 PW1100G发动机典型故障

1）HPC紧轴裂纹

部分PW1100G发动机HPC紧轴在使用过程中出现疲劳裂纹，造成N2高振动和信号干扰。在地面EEC会限制油门导致推油门杆无响应；飞行期间虽不会限制油门响应，但会导致N2振动台阶式突变和持续高振动。该振动模式与PW1100G发动机此前发生的瞬态高振动有明显区别，表现为飞行各阶段均可能突发，且N2振动值超过5，此时ECAM会出现N2高振动警告，但其他参数正常，如果不收油门高振动现象不会自动消失，一般情况下可随着N2转速的降低而缓解。厂家发布SB 72-0145，在HPC紧轴螺纹处增加耐磨涂层；后续厂家发布SB 72-162，引入新构型的HPC前毂和紧轴。

2）ACC活门故障

PW1100G发动机因ACC活门卡阻导致出现系统失效警告，造成多起返航事件。调查发现，该故障可能与ACC活门装配有关，厂家已发布新的ACC活门安装程序，要求边敲击边拧紧卡箍；另外，厂家对EEC软件进行了更新，以屏蔽ACC活门故障触发“ENG SYSTEM FAULT”警告的逻辑。

5 CFM56-7B发动机典型故障——HMU异物堵塞

CFM56-7B发动机因HMU异物堵塞导致多起SDR事件，调查发现非磁性材料FOD为木屑或环氧树脂。厂家判断木屑可能为执行燃油泵孔探检查时从外界进入燃油系统，建议对已执行卡环改装（POST SB 73-0221或73-0225）的燃油泵取消孔探，对于受SB 73-0225影响的燃油泵，改装前继续孔探；环氧树脂为燃油滤端盖溢出的粘合胶，厂家正在研究改进方案。

6 V2500发动机典型故障——FMU超速保护

FMU超速保护活门非指令性关闭事件曾多次发生，为发动机触发超速保护导致FMU超速保护活门被液压锁锁定在关闭位。该故障会导致燃油流量下降并限制在800PPH，且油门杆推力无法控制，此时因燃烧室压力下降而出现发动机STALL警告并伴随VSV机构信息。调查发现，FMU中超速保护活门电磁阀故障有可能是导致该问题的主要原因。厂家将发布改装，增大超速保护活门电磁阀的电阻以提高触发超速保护逻辑的电压。

7总结

2020年中国民航在全球率先触底反弹，未来国内民航仍将快速发展，机队规模也会进一步扩大。在关注新型号发动机因运行初期设计制造原因导致的典型故障外，更应对主流运行发动机以及老旧型号发动机的故障进行持续跟踪和改进。只有全方位的了解国内发动机运行和故障情况，不断提高维修水平，才能保障中国民航继续创造新的安全运行记录。