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V2500发动机LPC 2.5级放气活门故障分析及维护处理

范文

陈信衡张倩

摘要：LPC 2.5级放气活门是空客A320系列飞机所搭载的V2500发动机防止喘振的核心部件之一，本文站在航空公司航线维护角度，介绍2.5级放气活门对发动机正常工作的重要性，分析故障原因，提供维护建议，快速排除故障，保证飞机的安全运行，提高航空公司运行效率。

Abstract： LPC 2.5 bleed valve is one of the core parts for airbus A320 aircraft with V2500 to prevent the surge. From the perspective of airline maintenance， this article introduces the importance of 2.5 bleed valve to engine normal operation， analyzes the cause of failure，takes steps to troubleshoot quickly，to ensure the safe operation of aircraft and improve operational efficiency.

关键词：LPC 2.5级放气活门;喘振;孔探

Key words： LPC 2.5 bleed valve;surge;borescope inspection

中图分类号：V263.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）08-0111-04

0 ?引言

随着航空业的发展，飞机已经成为人们出行的首选方式，而安全和效率又是民航界追求的两大目标，两者相辅相成，缺一不可。伴随科学技术的不断提高与发展，应用在民用航空器上的先进技术越来越多，飞机由于自身设计产生的机械故障越来越少，可靠性不断提高，而航空器营运人在日常运行当中，由于监控不到位，处理不恰当而产生的人为因素故障越来越多，且大多是由于低级故障没有得到及时处理，最终发展为单个系统失效，使飞机AOG停场或返航备降，给旅客及航空公司带来不可估量的损失。

目前空客为高度电控化的A320系列飞机安装有CFDS（故障集中显示系统），同时提供AIRMAN远程监控系统，时时可以关注飞机的技术状况。一旦飞机运行中各控制器自检发现有不正常现象发生，会根据故障严重程度，对飞机运行的影响，给出三类不同等级的故障信息，飞行员在空中参照FCOM完成规定操作，地面机务维修人员依据厂家提供的排故手册，完成故障排除。厂家给出的排故手册是维修的唯一依据，但在机队日常运行的特殊环境下，为保障飞机高的利用率，飞机停场时间往往很短且波动性較大，那么结合实际维护经验，合理运用运行间隙的停场时间，又快又好地完成排故就显得尤为重要了。

发动机被视为飞机心脏，其安全性与可靠性决定着飞机的正常运行，所以在机队技术管理中，发动机一直都是重点关注的对象。下面，将介绍V2500发动机2.5级放气活门，了解其对发动机正常运转的重要性，并以其常见故障为例，在符合手册要求的情况下，分享准确排故的处理方法与建议。

1 ?LPC 2.5级放气活门介绍

LPC 2.5级放气活门简称2.5级放气活门，属于V2500发动机空气分系统下的压气机流量子系统核心部件之一，其作用：通过放掉压气机的部分气流改变压气机叶轮进口处绝对速度的轴向分量大小来改变其相对速度的大小与方向，从而改变攻角，防止气流在叶背处分离，极大降低压气机整个叶栅通道发生喘振的可能性。

喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率，高振幅的振荡现象，这种气流振荡是一种很大的激励力来源，它会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在短时间内造成机件的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。当发生喘振时，发动机声音由尖哨变为低沉，振动加大，压气机出口总压和流量大幅度波动，转速不稳定，推力突然下降并出现大幅度波动，排气温度升高，造成超温，严重时，会发生放炮，气流中断而发生发动机熄火停车。因此，一旦发生上述现象应立即采取措施，使压气机退出喘振工作状态[1]。

当发动机发生喘振，将带来严重危害，而采用放气活门设计就是现今主流的发动机防喘措施之一。

2.5级放气活门组件主要由一个主作动器，一个从作动器，一个放气环组成。两个作动器置于放气环两侧，安装于风扇机匣上，发动机EEC（发动机电子控制器）根据发动机工况自动计算输出控制信号，其主控主作动器，从作动器随动，两者均由FMU（燃油计量组件）提供伺服燃油驱动各自支撑摇臂伸出或缩回，从而使放气环打开或关闭，放出压气机的气流至外涵道，调节压气机的空气流量，使气流速度相对转子叶片的攻角接近设计值，避免叶片失速，防止压气机喘振，提高其工作稳定性与效率，系统原理参考图1。

2 ?故障现象

东航截止目前共发生两起由2.5级放气活门组件机械机构磨损导致的非计划性换发。

①2017年4月AIRMAN远程监控到B-6715飞机出现CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC1，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1（左发2.5级放气活门作动器）故障信息，伴随故障代码：B25TK，分别参照TSM（排故手册）更换左发EEC，放气活门主作动器，FMU后故障消失，后续执行航班，三天后故障再现，同时触发ENG 1 COMPRESSOR VANE（左发压气机叶片故障）警告，飞机AOG停场排故，后续对左发2.5级放气活门进行孔探检查过程中，发现3号摇臂位置放气环磨穿断裂，后经厂家确认立即换发。

②2018年3月B-6716飞机左发出现ENG 1 COMPRESSOR VANE（压气机叶片故障）警告，伴随故障信息：CHA 2.5 BLDACT/HC/EEC1，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1，自检故障代码为：B25TK，排故更换放气活门作动筒后，故障依旧，对左发2.5级放气活门进行孔探检查过程中，发现2.5级放气环磨损，后经厂家确认立即换发，参考图2。

目前，航空公司都是分批次计划性换发，而非计划性换发，打乱了计划性工作安排，带来的工作量会成倍增加，需要临时抽调专业技术人员，需要调配发动机备件，需要安排专用工装设备，需要重新完成前期手册准备，由此带来的人力成本，采购成本，物流成本，时间成本都是成倍递增的，其中还不包含完成更换后的试飞申请，飞机停场带来的运行影响等等连锁反应，所有非计划性焕发是航空公司机务维修部门需要极力避免的。

3 ?故障分析与处理

当空客A320系列飞机出现CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC1，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1即2.5级放气活门故障信息，同时自检有B25TK故障代码时，由该故障信息的严重程度分为三个不同级别，对应情况如表1。

从表1中可以发现2.5放气活门故障对飞机的放行有不同影响，随着故障频率的提高，故障等级也会随之提升。当只有故障信息时，一般测试正常后，判断为瞬时假故障，后续监控;如果故障发生频率增多，会触发维护信息，说明故障确实存在，放气活门性能下降，但可以保证最低工况，对整体安全性能没有影响，为了保障飞机正常运行，可以依据MEL办理保留，在合适的停场时机再排除故障;如果故障连续发生，一直存在，触发警告信息，那么认为放气活门已经丧失其功能，必须立刻AOG停场，待故障完成排除后，才能重新投入运行。

依据该故障信息，查询厂家TSM排故手册，排故流程中文表述如下：

①孔探检查2.5级放气活门组件机械结构;

②孔探检查放气环封严;

③润滑2.5级放气活门机械结构;

④再次完成测试，若测试正常，该发动机可以继续投入运行;

⑤若故障依旧，更换2.5级放气活门主作动器;

⑥若故障依旧，更换EEC（发动机电子控制器）;

⑦若故障依旧，更换2.5级放气活门从作动器;

⑧若故障依旧，更换FMU（燃油计量组件）;

⑨若故障依旧，更换燃油泵。

如上文所述，厂家建议首先检查放气活门的机械结构并润滑。因放气活门在发动机核心机内，无法目视检查，该步骤就需要使用孔探检查，基于孔探设备价格昂贵，专项人员培训费用高，孔探工作又基本上只包含在定检项目中，孔探人员都集中在基地站，所以针对航线没有孔探人员这一情况，为了在最快时间内排除故障，航线维修人员在经过工程师同意后往往会采取跳过孔探步骤，先完成后续相对简单的换件工作，若测试正常，先恢复飞机运行，后续监控使用。

同时，厂家排故手册后续建议更换的EEC，作动器，FMU，燃油泵都属于高价值周转件，为了加快资金流转，航空公司会以最低库存量来保障航材供给，并且由总部统一调配，实际工作中，不是需要的部件都会在当地有库存，所以工程师会结合本地库存情况，下发先更换当地有库存备件的排故方案。

所以，以前采取的方式是：先更换当地有库存的备件，若故障排除，后续监控;若故障依旧，调配其余备件进行更换，再视情安排孔探检查。

参见第三节实际案例，上文所提排故思路，目前已造成了两起非计划性焕发，所以急需对现有排故思路进行优化。

分析案例，发现故障根源在于部件机械结构发生了非正常磨损，该缺陷恰好在厂家建议首先执行但由于实际操作有难度而跳步的孔探检查放气活门组件机械结构步骤中可以发现。

根据故障代码B25TK可知为Track-check故障，经询问厂家，回复该故障代码代表：EEC探测到放气活门作动器伸缩杆无法作动至指令位置或无法达到正常作动速度。结合实际案例结果，加上TSM排故过程中要求先润滑放气活门机械结构，以及放气活门工作流程：EEC控制主作动器，由FMU提供伺服燃油作动，主、从作动筒通过作动杆驱动两个支撑摇臂，摇臂控制放气环，主作动筒再通过LVDT（线性位置传感器）向EEC反馈位置信号。

分析得出该故障极大概率是机械结构发生非正常磨损或者放气环没有得到充分的润滑而卡阻造成的，小概率是由于作动器本体故障，EEC控制信号故障或FMU供伺服燃油动力不足造成的，基本上判断为机械故障而非电气故障导致。

综上所述，当遇到2.5级放气活门故障信息时，需重点关注放气环机械结构损伤，不可轻易跳过孔探步骤，及时通过调整飞机航班前往具备孔探条件的基地站或调配孔探人员前往需求地来完成孔探检查。

东航工程部近期结合上文所述两起案例，已发布工程通告《EB-2018-V250-75-201-R0关于LPC2.5级放气作动器故障的维护和建议》，归纳出以下维护提示：

当出现CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC1 ， CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC1（左发）或CHA 2.5 BLD ACT/HC/EEC2 ，CHB 2.5 BLD ACT/HC/EEC2（右发）故障信息，且故障代码为B25TK时，说明A和B通道检测到Track-check故障，根据经验请关注放气环与摇臂故障的可能，结合排故实际情况对放气环摇臂处进行孔探检查，尤其是3号和8号主、从作动摇臂位置，示意图参见图3[3]。

4 ?维护建议

高效和精准的排故思路，预防性的排故准备往往对保证机队良好技术状况起到事半功倍的效果。结合上文的放气活门故障分析与处理，归纳出如下具体维护建议：

①出现S级故障信息时：

AIRMAN重点监控该信息，航后及时完成测试;

调配计划更换的备件，做预防性更换准备;

若故障信息出现两次及以上，通知PPC调整后续航班前往基地站完成孔探检查。

②出现2级故障信息时：

依据MEL办理保留;

调配计划更换的备件，首个航后完成部件更换;

立刻通知PPC调整后续航班前往基地站完成孔探检查。

③出现1级故障信息：

飞机立刻AOG停场;

调配计划更换的备件，先更换，若故障消除，立刻飞回基地站完成孔探检查;若故障依旧，通知MCC调配孔探人员前往故障地。

④技術部编写2.5级放气环孔探检查工卡，插入A检工卡中，预防性定期检查放气环机械结构;

⑤技术部编写2.5级放气环润滑工卡，插入A检工卡中，定期润滑放气环，防止因机械结构卡阻，造成不可逆的机械磨损。

综上，航空器营运人作为飞机持续性适航的主体责任人，掌握发动机高效的维护方法与科学诊断等关键技术是其保障安全运营，提高收益的基础。

参考文献：

[1]蒋陵平，等.燃气涡轮发动机[M].二版.清华大学出版社.

[2]Airbus. Technical Training Manual.

[3]东方航空工程部工程通告《EB-2018-V250-75-201-R0关于LPC2.5级放气作动器故障的维护和建议》.

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