B737NG飞机发动机推力系统故障浅析

B737NG飞机发动机推力系统故障浅析

张宇

北京飞机维修工程有限公司呼和浩特分公司

摘要：发动机是飞机的动力来源，是飞机的心脏，也是飞机上最重要的系统之一，发动机的性能表现直接决定了飞机的安全性和经济性。同样，发动机系统也是飞机上最复杂的系统之一，故障也往往较为复杂。本文从日常工作出发，以B737NG飞机发动机推力系统故障为代表，介绍了一个典型的发动机推力系统故障的排故过程，以及一些相关知识和经验总结，供大家参考与指正。

关键词：发动机，N1，推力，燃油泵，活门，传感器

一、故障现象以及故现象分析：

故障现象：20**年*月，B-****（737NG）飞机落地后，机组反映飞机起飞过程中，右发动机实际N1值与目标N1值不一致，飞行一段时间后，故障现象消失。

故障现象分析：在飞机推力系统中，N1值代表发动机推力，N2值代表发动机转速，目标N1值表示计算机预设的目标推力，实际N1值表示发动机实际的推力，目标推力与实际推力不一致，说明发动机推力系统存在故障。故障发生在起飞阶段（发动机大功率阶段），在其他阶段正常，调取计算机数据发现：在起飞阶段，右发动机FMV(燃油计量活门)相比左发动机开度更大，供油更多，但却无法达到目标推力。

二、发动机燃油系统工作原理（燃油供油路径）以及影响发动机推力的因素：

发动机燃油系统工作原理（燃油供油路径）：燃油———低压泵（叶轮泵）———IDG滑油冷却器———发动机滑油/燃油热交换器——— 燃油滤 ———高压泵（齿轮泵）——— 燃油计量活门 ——— 高压关断活门 ——— 燃油流量传感器 ——— 燃油喷嘴 ——— 燃烧室

影响发动机推力的因素：

输入信号：TRA RESOLVER(油门杆角度解算器), P0, PT, PS3, T12, TAT, T25, T3, T49.5（温度，压力传感器）ADIRU（惯导）

控制部件：EEC（发动机电子控制器）

执行部件：FUEL PUMP ASSEMBLY（燃油泵组件，包括低压泵和高压泵）, HMU（液压机械组件）

空气系统: VBV（可变放气活门）, VSV（可调静子叶片）, TBV（瞬时放气活门）, HPTACC（高压涡轮主动间隙控制）, LPTACC（低压涡轮主动间隙控制）

引气负载：CTAI（发动机进气整流罩热防冰）, WTAI（大翼热防冰）, AIR CONDITIONING PACK（空调组件）

三、故障判断：

故障发生在飞机起飞阶段，即发动机大功率阶段，其他阶段均正常，且故障只存在于右发动机，左发动机全程工作正常。由于是单发动机阶段性故障，所以判断输入信号，控制部件，空气系统，引起负载方面故障的可能性相对较小。经过工程师讨论，初步判断问题出在执行部件上的可能性相对较大。
    在飞机起飞阶段，根据调取数据，我们发现，右发动机FMV（燃油计量活门）较左发动机开度更大，而燃油计量活门开度更大是为了增加供油以达到目标推力，但推力仍无法达到目标值，说明右发动机有些“心有余而力不足”。所以判断为供油不足导致右发动机起飞阶段无法达到目标推力值，而HNU（液压机械组件） 内的FMV（燃油计量活门）,HPSOV（高压关断活门）工作表现正常，经过工程师讨论，最终判断问题是出在了燃油泵组件（包括低压泵和高压泵）上。
     燃油泵组件主要由低压叶轮泵和高压齿轮泵组成，由发动机附件齿轮箱驱动，在发动机低功率时，由于不需要太多燃油供给，即使少量供油不足，高压齿轮泵仍可满足供油要求，推力仍可达到目标值；在发动机高功率时，需要低压叶轮泵和高压齿轮泵共同工作，提供足够的燃油流量和压力，才能满足发动机的供油需求。
    如果燃油泵组件内的低压叶轮泵低压轴出现剪切，低压轴位于主驱动轴后部，所以它的剪切并不影响高压齿轮泵的工作。在起飞阶段，当发动机需要大功率时，由于低压叶轮泵无法参与工作，仅凭高压齿轮泵，燃油泵组件无法为发动机提供足够的燃油压力和流量，推力自然无法达到目标值，而在其他阶段，飞机发动机不需要大功率，仅凭高压齿轮泵就可为发动机提供足够的燃油流量和压力，满足目标推力值。
    四、排故经过：

检查右发动机PS3信号管：经检查PS3信号管内有冷凝水，后对PS3信号管路进行热空气加温以及氮气吹除余水工作，确保信号管内无余水，保证发动机信号来源信号准确。
                     

打开右发动机风扇包皮，拆下附件齿轮箱手摇驱动堵盖，拆下燃油泵组件上的检查孔（用于观察低压叶轮泵的叶轮转动情况）。在摇动N2转子的同时通过观察孔观察叶轮转动情况：检查发现N2转子转动正常平顺，但观察孔被完全堵死，无法观察叶轮转动情况，判断为燃油泵组件故障（低压叶轮泵故障）。

更换右发动机燃油泵组件后，试车验证右发动机实际N1值与目标N1值一致，故障彻底排除。
             

    五、经验总结：

发动机系统做为飞机上最重要的系统之一，对飞机的重要性不言而喻。随着现代民航飞机技术的发展，飞机发动机承担的作用也越来越大，随之而来的就是发动机系统越来越复杂，控制越来越精细。

虽然现代飞机发动机系统可靠性越来越高，故障率越来越低，但由于种种主客观原因，飞机的发动机系统故障也越来越复杂，相同的故障现象也可能是由不同的故障原因引起的。在排故过程中，我们需要有一个冷静的心态，不要盲目工作，排故前一定要多与机组沟通，了解具体的故障现象，透过现象找出问题所在，通过技术手册指导实际工作，在保障飞行安全的同时，减少不必要的人力物力浪费。