737NG系列飞机发动机风扇振动值大故障的分析

737NG系列飞机发动机风扇振动值大 故障的分析

宋永辉

山东航空股份有限公司工程技术公司 山东省青岛市 266300

摘要：737NG机队出现的发动机风扇振动值大的故障，是比较常见的典型性故障，此类故障不仅与CFM公司对CFM56-7B型号发动机最初设计理念相关，也与飞机交付以后的维护息息相关。因此，本文将会探讨737NG发动机风扇振动值大产生的原因，也会讲述产生振动值大后的具体处理方案及注意事项，为后续737NG机队出现的发动机风扇振动值大故障提出排故建议与方案。

关键词：737NG飞机；发动机；振动值大 ；排故建议

近期我公司737NG机队出现多起发动机振动值大的故障，均是风扇振动值大的问题，放眼全球的航空公司，对于NG机队风扇振动值大也是一个普遍的问题。我公司737NG系列飞机均选装CFM国际制造的高涵道比涡轮风扇宽弦叶片CFM56-7B系列发动机。

分析振动值高出现的原因，需要弄清楚NG使用的宽弦叶片有什么特点。

在宽弦叶片出现以前的发动机中，在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振和颤振，风扇叶片均带有叶身中间减震凸台，当所有叶片装好了以后，各叶片的凸台连成一个环状，彼此制约，增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶根部的弯曲和扭转应力，以解决长叶片的振动问题与抗外物打伤的问题。减振凸台接合面处喷涂耐磨合金，当叶片发生振动时，接合面相互摩擦，也可起到阻尼减振的作用。但是，这种设计不仅增加了加工的难度，叶身与凸台转接处以及叶根的应力增大外，还由于在凸肩后进行气流的分离，会产生效率降低、稳定工作范围变窄等不利结果。为此，在90年代发展的发动机中（如CFM56-7B发动机），都取消了风扇叶片的凸肩，用减少叶片的展弦比，即加大叶片的弦长（宽弦）来解决叶片的振动问题与抗外物打伤的问题。

宽弦风扇叶片与带减振凸台的窄弦风扇叶片相比，具有叶栅流动通道面积大、喘振裕度宽、级效率高及减振性能好等优点。CFM56-7B发动机的风扇叶片还采用了可控扩散叶型及端部过弯叶身的叶片新技术。将风扇的叶型由常规叶型改为可控扩散叶型，叶型厚度及曲率按最佳分布，因而基本消除了附面层的分离，增加了风扇的有效流通面积，提高了风扇的效率。另外，这种叶型的叶弦较宽、前后缘较厚，因而抗腐蚀及抗冲击性能好。端部过弯叶片可以减小叶片两端壁附面层所造成的二次损失，因而将叶身（包括静子叶片的叶身）尖部及根部前后缘特别地弯曲。采用可控扩散叶型，并将叶身端部前后缘加以过度地弯曲，形成了新一代的高效能叶片，使风扇的效率及特性都得到了进一步的提高，从而可以在保证风扇的最佳稠度前提下，减少叶片的数量，提高发动机的效率。但是，在采用宽弦叶片以后，叶片的厚度也就会相应地加大，这样会使叶片根部承受的离心力增加很多。

发动机振动值大通常有：燕尾榫头压力面涂层（CU-NI-IN）过早脱落；风扇叶片的轴向移动；风扇盘的磨损等等，它们都与润滑不当有关。此外，根据经验风扇平衡重量或者风扇平台密封缺少会导致振动值有1-2个单位的增量。在维护手册中增加了对平台封严的检查。

针对近期的振动值大的故障，特别是某架飞机A重复出现的振动值大故障，主要是因为一条风扇平台封严条脱落后掉在风扇叶片后部没有及时清理出来，而在前两次的检查中均没有发现这个问题，直到第三次排故将风扇叶片和平台全部拆下后才发现该问题，将脱落的封严条清理以后重新对叶片润滑和配平，故障得到解决。在对平台封严的检查中，手册上提供的方法是使用手电直接目视检查，并没有要求将叶片和平台拆下，检查的时候容易造成疏漏（备用的检查方法是使用一个塑料拨片或薄木片插入平台和相邻叶片之间检查间隙）。建议检查的时候还是将平台拆下检查，防止脱落物遗留在发动机内。所以对于

低压转子振动值大的故障，在按照FIM手册进行排故的时候有几点需要注意：

1. 风扇振动值偏大，检查风扇平台封严完好性的时候最好将每一块平台拆下检查，防止有遗漏的情况；

2. 如果发现平台封严有整条脱落的情况（因封严条是粘在平台两侧的），应仔细查找，必要时将风扇叶片拆下进行详细检查。简单目视检查容易不彻底，造成故障不能彻底排除；

3. 平台封严检查后再考虑进行风扇配平，否则造成配平效果不稳定。如果脱落的封严条卡在某个位置，可能进行配平后短时振动值能降低一些，一旦封严条移位，就会引起振动值变化。

另外一架飞机B发动机风扇振动值高主要是由于叶片缺乏润滑导致，根据发动机参数监控，发动机振动值有一个突然的增加，检查内部没有异常，配平后效果不明显，重新润滑叶片并配平恢复正常。目前我公司NG飞机风扇叶片润滑为每3000循环润滑一次，厂家的建议是每3000循环或5000小时润滑一次，不建议频繁拆装叶片。

其它飞机的风扇振动问题通过配平均得到解决。

针对发动机振动的问题，在处理的时候建议从以下几方面注意：

1. 首先判断是真实的振动还是指示问题，通常指示问题表现为参数不稳定，而参数稳定的通常为真实振动。目前我公司遇到的振动问题均为真实振动值偏大。

2. 对于真实的振动，需要检查发动机是否遭受鸟击或外来物击伤，做MCD检查。

3. 通过AVM确认振动的来源，只有低压转子的振动可以通过航线做工作解决，高压转子振动需要孔探，超标只能换发。

4. 低压转子振动大，建议先查看发动机状态监控数据，如果振动参数是逐渐上升的，则检查完风扇平台后对风扇配平应该能够解决；如果参数存在突变，则重点检查平台封严完好性，是否有胶条脱落遗留在发动机内，如发现平台封严边缘橡胶条丢失，要仔细查找，必要时拆下风扇叶片进行详细检查，简单目视检查容易不彻底，造成故障不能彻底排除。如果这些都正常则需要对叶片润滑。更换风扇平台的时候注意胶条不要扭曲。

5. 检查平台封严完成之后，再进行配平工作，否则会造成配平效果不稳定。

6. 如果刚水洗过发动机，而上述检查均正常，则可能是水洗不充分，导致发动机内部灰尘结粒，破坏原有平衡，需要充分水洗，将灰尘完全清除。

7. 如果更换风扇叶片，注意叶片成对更换，叶片的重量矩满足手册的要求。

参考文献：

[1]Boemg737 -600/700/800/900 Fault Isolation Manual, Feb15/2013.

[2]Boeing737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Manual,Feb 15/2013.