浅析V2500 发动机燃烧室的360°穿绕检查

■ 兰海涛/四川航空股份有限公司

0 引言

燃烧室是航空发动机重要的热部件之一，发动机的经济性和寿命在很大程度上取决于燃烧室的可靠性与有效程度，恶劣的工作环境也使其成为发动机孔探工作中需重点关注的区域。目前手册要求孔探V2500 发动机燃烧室时，通过拆除所有的孔探堵头来进行检查。这样虽然能确保检查的全面性，但笔者认为在目前的孔探设备和技术支持下，拆除所有的孔探堵头是不必要的。之所以手册要求拆除所有的孔探堵头来进行检查，是因为当时厂家在制定手册时使用的孔探设备是直杆镜（刚性镜），如今直杆镜已然被工业视频内窥镜（柔性镜）取代，但手册在设备方面并没有进行相应的更新。随着发动机厂家对于孔探设备认知的提升，一些新型发动机燃烧室已经减少了孔探口的数量，如A320neo 飞机上选装的GTF（PW1100）发动机燃烧室上预留的孔探口，除A、B 点火电嘴外只有一个DIFF-1，并且厂家培训时也要求通过DIFF-1 孔探口对燃烧室进行360°穿绕检查。以此为契机，选取目前业内主流的工业视频内窥镜GE Mentor Visual iQ（下文称G4）和OLYMPUS IPLEXNX（下文称NX），分别对V2500 发动机燃烧室进行360°穿绕检查尝试，并对穿绕检查的全过程进行描述、记录和分析。

1 V2500 燃烧室孔探口分布及穿绕尝试

1.1 V2500 燃烧室孔探口分布

V2500燃烧室设有专用孔探口8个，分别是B1、B2、B3、B4、B5、B6 孔探口和两个点火电嘴IP1 和IP2，手册中孔探口编号及位置见图1，实物见图2。根据AMM 手册（Revision Date：01-Feb-2022）要求，检查V2500 燃烧室时需要拆卸所有的孔探堵头。为此，分别通过B1、B3、B4、B5、B6 和IP1、IP2 尝 试利用G4 和NX 分别进行360°穿绕，记录相应检测对象的检测视角图、穿绕过程中产生的问题以及尝试解决问题的方法（B2由于被ACAC遮挡，不易进行360°穿绕，且因其紧邻B1，故以B1 为例说明）。

图1 V2500发动机孔探堵头编号及分布示意图

图2 V2500发动机孔探堵头实物图

1.2 各孔探口360°穿绕尝试

利用G4 和NX 分别对上述孔探口进行顺时针360°和逆时针360°穿绕尝试（文中的顺时针、逆时针均指的是顺航向，站在发动机尾部朝前看），各孔探口360°穿绕结果记录如图3 所示。

由图3 可以看出：

图3 G4和NX 360°穿绕记录

1）V2500 发动机燃烧室8 个孔探口均能实现360°穿绕，除B1 孔探口顺时针、逆时针2 个方向都能完成360°穿绕外，其余孔探口均只能从一个方向进行360°穿绕，即经燃烧室顶部进行穿绕。

2）除B1 孔探口外，两台设备6mm光缆向底部360°穿绕均未成功。为研究可行性，用8mm 光缆进行尝试。因目前公司没有NX 的8mm 光缆，便利用G4 的8mm 光缆对除B1 外的其余孔探口进行了底部360°穿绕尝试，均未成功。究其原因，一是B3、B4、B5 逆时针穿绕/B6、IP1、IP2 顺时针穿绕，开始时利用光缆自重很容易实现，一旦越过6 点钟位置到达约IP1 堵头/B4、B5 附近后，光缆难以克服自身重力而出现软轴及光缆的反方向掉落，阻碍光缆继续实现360°穿绕；二是燃烧室空间相对宽裕，反向掉落的光缆与尝试上行的光缆易形成堆叠，导致孔探人员较难维持光缆穿绕的前进性和方向性。图4 所示为失败尝试例图，选取的是发动机左侧B4 孔探口和右侧IP1 点火电嘴。

图4 B4和IP1穿绕时光缆堆叠位置

3）对B1 孔探口进行顺时针、逆时针360°穿绕尝试时发现，用G4 的8mm和NX 的6mm 光缆均能完成360°穿绕，但G4 的6mm 光缆经过多次尝试无法完成逆时针360°穿绕，这可能与当时光缆的硬度及软轴部分的磨损程度有关，可能不具有普遍性，未来将在设备的光缆硬度及软轴部分磨损程度发生变化时再进行反复尝试，不断验证。

根据以上试验情况，对各孔探口360°穿绕结果进行汇总，如表1 所示，☑代表成功，☒代表失败。

表1 G4和NX的360°穿绕结果汇总

2 主要检查对象的穿绕分析

V2500 燃烧室主要检查的对象包括内衬环（Inner liner segment），外衬环（Outer liner segment），喷嘴组件（Bulkhead Segment、Bulkhead deflector、Fuel Spray Nozzles）和高压涡轮一级导向器（HPT stage 1 NGVs）等。下面对上述对象能否在360°穿绕下100%检查到进行分析。

2.1 内衬环

经过试验，内衬环在各孔探口360°穿绕检查下可以100%覆盖，视角例图如图5 所示。

图5 燃烧室内衬环检查

2.2 外衬环

经过试验，外衬环在各孔探口360°穿绕检查下可以100%覆盖，视角例图如6 所示。

图6 燃烧室外衬环检查

2.3 喷嘴组件

V2500 发动机燃烧室共有20 个燃油喷嘴，要全面检查到喷嘴组件的3 个对象（Bulkhead Segment、Bulkhead deflector、Fuel Spray Nozzles），探头应尽量从正面检查，否则极易漏检。经过试验，除B3 孔探口外，喷嘴组件在各孔探口360°穿绕检查下可以100%覆盖；B3 孔探口部分喷嘴视角太平，不满足要求（见图7）。

图7 燃油喷嘴组件检查

为了解决B3 孔探口检查视角太平问题，尝试使用侧视镜头进行360°穿绕检查。经试验，测试镜头穿绕能完美解决B3 孔探口喷嘴视角过平问题，但侧视镜头360°穿绕对孔探人员的操作技能要求较高，卡阻风险较大，建议各航司充分评估后执行。

2.4 高压涡轮一级导向器

经过试验，高压涡轮一级导向器在各孔探口360°穿绕检查下可以100%覆盖，视角例图如图8 所示。

图8 高压涡轮一级导向器检查

3 总结与注意事项

3.1 总结

通过对上述检测对象的逐一试验与分析，认为利用360°穿绕来检查V2500 燃烧室是切实可行的，经比对各设备穿绕过程与检测图像，得出以下结论：

1）本单位NX（6mm）在燃烧室360°穿绕性能上优于G4（6mm）。

2）燃烧室上部孔探口相较于下部孔探口更容易实现360°穿绕，因此在实际工作中推荐选取相对更高的孔探口如B4、B5、B6 来进行360°穿绕。

3）IP1 和IP2 两个点火电嘴相较于其他孔探口存在着更高的拆装风险（如拆除过程中固定底座松动、点火电嘴静电释放），且涉及航材损耗和安装后的系列测试，又因其检测视角能被B6孔探口覆盖，因此在实际工作中不推荐选取点火电嘴进行360°穿绕。若孔探规范要求燃烧室进行双向360°穿绕覆盖，推荐通过B6 孔探口完成逆时针覆盖。

4）检查内衬环、外衬环、高压涡轮一级导向器时，所有孔探口均能较好地满足检测要求。

5）对于喷嘴组件来说，通过B3口用直视镜头进行360°穿绕检测时，有一部分喷嘴无法满足正面检查的要求。因此，对于B3 口，建议利用侧视镜头进行360°穿绕以满足喷嘴的检查要求。

3.2 注意事项

3.2.1 安全措施

开始燃烧室穿绕检查前，一定要确认相关安全措施已实施，驾驶舱相关警告标识已悬挂，镜头已安装正确。

3.2.2 温度

燃烧室360°穿绕会使镜头和光缆不可避免地接触到内外衬板、高压涡轮导向器和燃油喷嘴等热部件，燃烧室尚有余温时，会使设备升温明显快于普通观察，所以360°穿绕对于温度的要求比普通观察更严格。在360°穿绕过程中，大部分光缆需进入燃烧室，致使孔探人员对温度的控制裕度更低，这就要求孔探人员具有丰富的超温识别经验，不能等到设备报警后再外撤探头。由于探头撤离的时间长于普通观察，或许在探头撤离过程中，高温已经对设备造成了不可逆的损害，因此建议进行360°穿绕前一定要满足相应的温度要求，给孔探人员应对发动机回温、探头卡阻等特殊情况留出操作的时间裕度，否则可能对孔探设备或发动机造成不可挽回的损失。

3.2.3 探头卡阻

1）燃烧室内外衬板分布着大小不一的掺混孔，在穿绕的过程中探头有可能滑落进这些孔洞内，造成探头卡阻，甚至可能因探头卡阻后无法取出而更换发动机。因此，穿绕过程中一定要观察屏幕，要始终保持先观察再推送的动作要领，切不可仅凭操作人员的感觉或经验盲目进行穿圈。在探头接近这些孔洞时应及时利用导向远离易卡阻的孔洞。

2）在360°穿绕时，软轴可能由于推拉或扭转意外进入高压涡轮导向器（NGV），当NGV 开口角度与穿绕方向相反时，软轴极易钩在NGV 上形成卡阻。因此，穿绕过程中软轴行进至NGV 附近时，禁止使用蛮力推拉或扭转光缆，防止探头意外甩进NGV。

3.2.4 高压涡轮叶片的转动

360°穿绕过程中，探头极易接近NGV，当NGV 开口角度与穿绕方向一致时，探头易穿过NGV 而接近高压涡轮一级转子叶片，若操作不当，探头会直接穿过高压涡轮一级转子到达下一级涡轮导向器甚至下一级涡轮叶片。如果此时高压涡轮叶片在转动，而探头意外接近或进入叶片转动路径中，就可能对孔探设备甚至是发动机涡轮叶片造成巨大损害。因此，在进行V2500 燃烧室360°穿绕检查时，禁止同时孔探高压转子。

3.2.5 探头/光缆的磨损

无论何种穿绕，都会对设备造成一定程度的磨损。以下几点注意事项可以减少或避免一些不必要的磨损。

1）利用先观察再推送的动作要领，观察和利用导向，尽量避免镜头直接接触观察对象或穿绕路径中的其他物体。

2）推送力度应适中，在遇到光缆或镜头阻滞时，切勿使用蛮力硬性推拉或扭转。

3）穿绕结束后应及时检查设备情况，按照保养手册要求对设备进行擦拭和保养。当发现设备已经出现较为明显的磨损时，应立即停止继续使用该设备进行穿绕检查，以免对设备甚至是发动机造成更大的损害。

3.2.6 人员的培训

应对孔探人员进行专项的穿绕培训，使每一位孔探人员都能熟练掌握各检查部位的相关技术要领和相应的危险源情况，有效避免操作过程中出现人为失误或错误判断。

4 结束语

当今，360°穿绕检查在业内已成为V2500 燃烧室的主流检查方式，只是各航司使用的孔探设备和选取的孔探口存在差异。本文通过使用主流设备G4 和NX，对各孔探口进行穿绕实测并对相同检测对象的图像进行对比，为360°穿绕检查V2500 燃烧室的可行性提供了事实依据。

经过近4 年实际应用的验证，该360°穿绕检查V2500 燃烧室的方法不仅能够满足手册对于燃烧室的检查要求，还有效缩短了孔探检查的工作时间，降低了孔探人员的工作强度，明显节约了航耗材成本和维修人力。

近年来，随着孔探技术和孔探设备的高速发展，发动机内部穿绕的检查项目越来越多。从早期V2500 的HPT 罩环和HPC6 转子路径涂层、CFM56 的HPT SHROUD、 湍 达700 的IPC8 级OGV 及HPC1 和2 级转子路径涂层，到如今的GTF 燃烧室、HPT2 NGV、HPC8 篦尺封严和湍达XWB IPT 隔热罩等，不同发动机不同的穿绕项目对孔探人员的技能水平不断在提出更高的要求，孔探人员也在确保安全和检测质量的前提下，尝试利用不同的孔探设备、不同直径的光缆、不同视角的镜头、不一样的接近方法对孔探工作进行改善和创新，不仅可以提高检测质量和工作效率，还不断提升了孔探人员的专业技能水平，满足新工作新要求。