CFM56-7B/5B发动机叶片损伤标准在手册中的两处歧义及其处理方法探讨
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摘要∶
孔探检查是发动机维护中的重要方法,而工作所依赖的标准来自于AMM等持续适航维修文件。对于文件中有歧义的地方,本文通过实例,详细介绍了目前CFM56-5B/7B的维护手册中的两处对于孔探损伤的模糊地带和处理方法。
背景介绍∶
CFM56-5B/7B发动机是世界上单通道客机采用量最大的发动机之一,该发动机采用视情维护的方法,
由孔探检查、发动机滑油光谱分析、磁性碎屑分析、发动机性能数据监视和分析、发动机震动分析五大手段来确定发动机的状态,从而制定发动机的使用限制或维修、更换计划。
在这几种发动机维护方式中,孔探检查不仅是发动机检查中唯一一个能够直接在翼观察到发动机内部主要转子部件外观情况检查方法。
通过目视观察结合手册标准直接决定发动机可以继续使用的时间;而且更多情况下是作为直接的证据来验证其余四种监控的方式的正确性;
同时发动机排故工作中很多情况都需要孔探检查作为确定发动机内部状况的唯一方式,孔探发现的损伤是引起发动机非计划更换的重要因素,
发动机的损伤标准多在毫米之间,因此能正确理解手册中的各种损伤标准的含义是一个孔探工程师的重要能力之一,工作时既要防止提前更换发动机导致的维修成本激增,更重要的是防止超标放行导致飞机带隐患飞行。
下面笔者就要探讨及其因为手册损伤标准存在歧义导致换发或停厂的实例,供日后工作大家参考。
实例一∶
2011年12月某日,一架 A319型飞机航后译码发现巡航时1号发动机低压转子震动值上升到7.7(发动机型号CFM56-5B/P),共持续9秒,发生时发动机防冰功能打开,航路有结冰条件。
根据TSM对于N1震动值超过6的排故要求,执行对低压转子所有叶片的孔探。检查中发现低压涡轮转子叶片第三级转子叶片的叶冠凸台远看有明显的气流痕迹,仔细观察后发现部分转子叶片叶冠结合处有错位(Blades tip shroud out of flush)。如图1∶
图1
经测量,叶冠硬面(hard face)错位最大一对达到0.44毫米。如图2∶
图2
A320系列飞机(使用CFMI发动机) AMM中72-54-00-290-005中C-(6)表对于叶冠错位的标准见表1∶
表1
以上四条标准都没有写明发动机型号,只是在使用限制中提到了在使用标准1时使用限制参照CFM56-5B/P标准,工作者使用标准1给出发动机不可用的结论。后更换发动机。
实例二∶
2012年1月某日,另一架A319型飞机(发动机CFM56-5B/P),在穿云阶段发生左发高震动,同时伴有结冰条件,发动机防冰接通, 动值最大6.6。
航后根据TSM要求孔探低压转子所有叶片。同样发现第三季低压涡轮叶片部分叶片的叶冠出现错位,其中硬面错位(hard face)最大一个 0.64毫米,如图3所示∶
图3
工作者仍然按照AMM72-54-00- 290-005 C-(6)中第9)条的规定,给出发动机不可用的结论,后飞机停厂近一天,询问GE公司,对方认为应按照表1的第12条给出结论,发动机可用,后放行飞机。
阅读手册可以发现,表1中的第9条规定了所有级叶片叶冠错位(out of flush.)都不能超过0.38毫米,无论硬面还是非硬面,只要有一个面的错位大于这个值即超标;
而10-12条分别规定了1-3级各级叶片叶冠错位的损伤标准,而且要求分别确定硬面和非硬面的错位程度,从数值看比第9条要大因此标准被放宽。叶冠错位情况示意如图4和图5。从图中可
图4
图5
在实例一和二中:工作者在工作时,使用表1第9条的原因是:有效性正确、且使用限制参考和发动机型号一致、标准最为严格,从规避安全风险和保证结论正确的角度选用第一条。
但第10-12条同样适用该发动机。标准较宽,这就引起了岐义。航空公司有理由从经济性考虑使用第10-12定义损伤,得出和第9条矛盾的结果,放行飞机,做出合法但可能有安全隐患的决定。
实例三:
2010年12月某日,检查某台CFM56-7B的低压涡轮进口导向叶片,发现部分叶片出现轴向裂纹和径向裂纹在同一叶片共存的情况。
如图 6、图7所示,AMM手册中对于此种两类裂纹同时出现的情况没有说明,工作者判断该发动机不可用,将情况通报GE公司,对方表示叶片的径向裂纹处有翘起,叶片里面的冷空气通道暴露,
加之轴向裂纹与之交叉,有导致叶片突然丢失大块材料的可能,最终拒绝为该发动机提供CDR进行延寿使用,要求25循环之内更换该发动机,之后飞机停厂,该发动机拆下送修。
图6
图7
实例四:
2012年4月某日,孔探检查某台CFM56-7B发动机低压涡轮进口导向叶片,同样发现有轴向裂纹和径向裂纹在同一叶片共存的情况。
时隔一年多手册经历多次更新后依然对此情况没有说明,工作者判断发动机不可用,后通报GE公司,
对方回复按照600循环监控(对方回复:由于该发动机还有一个叶片有轴向贯穿裂纹,手册中对于整个低压涡轮导线器仅存在一个叶片有轴向贯穿裂纹且整套导向叶片无材料丢失的情况,允许按照600循环监控;
同时对于径向裂纹,按AMM中使用柔性孔探仪检查时的损伤标准,在这种情况下GE认为没有造成材料丢失则不限制)。如图8、9所示。
图8
图9
B737NG的AMM手册TASK 72-00-00- 200-811-F00对于叶片裂纹的损伤标准规定如下∶
a) The Continue-In-Service limits are provided below:
(c) Radial cracks in the leading and trailing edges.
1) The Continue-In-Service limit is 100 cycles, with these conditions:
Each airfoil can only have one crack that is less than 1.0 inch (25.4 mm) in length(/2 of the chord width) and no missing mterial or axial crack on the same airfoil.
2)If one airfoil has an axial crack or missing material cumulated with a radial crack, examine the complete set of nozzle with a borescope,OM-2196.
a) The Continue-In-Service limits are given in this table∶(即表2).
表2
仔细阅读以上手册便发现其编写存在漏洞∶
1、对于使用柔性孔探仪,按照表2中数据给使用限制,表2中给出了轴向贯穿裂纹和材料丢失以及它们同时出现时的使用限制,但没有说明出现径向裂纹的限制;
2、对于径向裂纹说明在(C)项内,规定每个叶片只能有一个小于25。A毫米的径向裂纹且这个叶片上不能再有材料丢失或轴向裂纹,因此损伤情况是有排他性的;当径向裂纹或轴向裂纹导致丢失材料时要求按表乙标准执行全部导向叶片的检查。
3、表2中并没有写明同-叶片在现径向和轴向裂纹时如何给出标准,整张表对于径向裂纹只字未提,而是直接跨越到材料丢失,材料丢失时径向和轴向裂纹相交导致破坏的最终形态之一,
但发动机内部尤其是热段部件的工作情况根本无法做出精准、定量的预测,对于尚未造成材料丢失的径向裂纹或径向轴向裂纹共存的情况,对其造成的后果不可能每次得到一样的结果,
出于维护工作的原则,运营人对于发动机应该按不可用处置。因此实例三和四中的情况时,工作者对飞机暂时不放行,提供尽量详细的描述或照片,让厂家根据大量使用数据和实验室数据分析给出使用限制。
以上的四个实例,都是手册中出现模棱两可的情况导致飞机停厂或换发的实例。截止本文完成,相关手册仍未及时修改,这些漏洞依然存在。
手册是维护标准,或者说是是维护工作在技术上的一种法律依据,法律或规章是永远滞后于现实的。
特别是对于发动机孔探这一工作,其结论不是关系到高额的维修费用,就是带来极大的安全风险。
因此,在正确判断损伤的同时,更重要是明确标准,给出正确结论,而对于手册中不明确的,模糊的地方。
暂时停止发动机的使用,等待厂家的答复无疑是最正确的方法,安全收益永远是运营人最大利益所在,对于手册外未提到或标准不明确的损伤坚持一事一议的方针,确保维护工作安全合法。