CFM56―7B发动机防冰系统浅析

摘要： 本文主要以波音737NG（CFM56-7B）飞机为例，通过对发动机结冰形成原因及危害的介绍，阐述了发动机防冰的重要性，同时对发动机防冰系统的工作原理，相关部件的失效模式做了详细的分析，并针对该系统在航线维修工作中经常发生的故障提出了排故建议。

Abstract： Taking the Boeing 737NG （CFM56-7B） as an example， through the introduction of the reasons and harm of engine icing， this article expounds the importance of engine anti-ice， at the same time analyzes the working principles of engine anti-ice system and the failure mode of the relevant parts in detail， and puts forward the troubleshooting suggestions for the faults of the system that often happen in the air line maintenance.

关键词： 发动机结冰；防冰；飞行安全；超压

Key words： engine icing；anti-ice；flight safety；overpressure

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0070-02

0 引言

发动机结冰是飞机防冰系统的重要组成部分，同时该系统也是故障多发系统，正确认识发动机结冰对飞行的危害，防止发动机结冰，及时排除防冰系统故障，以确保飞机的安全运行，是各航空公司共同关注的问题。

1 发动机结冰形成的原因及危害

发动机结冰多发生在混合云中，因为在这些云层中存在温度低于0度但仍未冻结的液态水-过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，当其受到发动机前缘的撞击扰动时便会迅速冻结从而形成冰。发动机容易结冰的部件主要有：发动机进气道前缘及内壁、发动机整流罩、整流锥等。当发动机发生结冰时，它不仅直接导致进气道气动外型的破坏，降低发动机推力，增大飞行负载，还可能会造成压气机的机械损伤，严重时甚至导致整台发动机的破坏，直接引发飞行事故。因此，为了保证飞行安全，发动机防冰十分重要。

2 发动机防冰系统

2.1 发动机防冰系统的工作原理

波音737NG（CFM56-7B）飞机发动机采用热空气加温进行防冰。其工作原理如图1所示。

当系统工作时，进气道防冰活门打开，从发动机引气系统传来的热空气沿着防冰管路，经防冰活门流入进气道前缘整流罩的空腔内，对进气道进行加温。然后经进气道前缘底部的排气活门排出机外。整个过程中，进气道防冰压力电门对防冰活门下游的热空气压力进行监控，并视情况做出响应以提醒驾驶舱内人员采取合理的处置措施。

2.2 防冰系统部件简介

2.2.1 进气道防冰活门 进气道防冰活门用于控制进入进气道的热空气流量，限制下游管道压力不高于50psi，活门为电控气动的蝶形活门，并且在本体上有机械式的活门位置指示。其工作原理如图2所示。

当系统不工作时，活门由弹簧加载在关闭位；当电磁阀通电后，上游管道的压力进入活门内部调节器，经调节后的压力进入作动器上部腔室，克服弹簧阻力从而使活门打开，并对下游管道压力进行限制。同时，当活门处于打开（或关闭）状态时，会接通相应的打开（或关闭）位置电门用以向驾驶舱反馈活门的位置状态。

2.2.2 进气道防冰压力电门 压力电门用于监控防冰活门下游管路的气体压力。当下游出现超压（>65psi）后，压力电门会接通驾驶舱内P5-11面板上琥珀色的COWL ANTI-ICE故障指示灯。

2.2.3 驾驶舱内部件 ①发动机防冰（ENG ANTI-ICE）接通电门，用以控制发动机防冰系统控制电路的通断，位于防冰控制面板P5-11上。②进气道防冰活门打开（COWL VALVE OPEN）位置指示灯，用以向驾驶舱人员提供防冰活门的位置指示，位于防冰控制面板P5-11上，包括以下三种状态：1）熄灭―电门处于OFF位，且活门处于关闭位；2）暗亮―电门处于ON位，且活门处于打开位；3）明亮―电门位置与活门位置不一致，或活门处于转换过程中。③压力指示（TAI），显示于中央上DU，包括以下两种状态：1）绿色―电门处于ON位，且活门处于打开位；2）琥珀色―电门位置与活门位置不一致信息超过8秒钟。

2.3 发动机防冰系统常见故障分析及航线处置方法

2.3.1 琥珀色的COWL ANTI-ICE故障指示灯亮 主要发生在发动机大功率工作时，且机组经常反映在收油门后故障消失。该故障多为防冰活门故障所致，对此，可以对压力电门S806以及系统线路进行量线检查，通过排除法加以判断。该故障广泛反映于世界机队，经查阅波音737NG-FTD-30-01005和737NG-FTD-30-06001，Honeywell生产的件号为3215618-2/-3的防冰活门，在发动机高引气压力不稳定气动力作用下，活门内部基准压力调节器和轴承等在3000-4000飞行小时后会出现过度磨损，从而导致活门调压失效。为此，波音公司先后了SL-737-30-017和SL-737-30-019-A，建议航空公司对防冰活门进行送修改进升级为3215618-4/-5，同时，波音在维护手册AMM 30-21-11/701中提供了对最新构型防冰活门3215618-5进行在位清洁的维护程序，以提高活门的可靠性。

2.3.2 琥珀色TAI指示 该故障常伴随着COWL VALVE OPEN灯明亮状态。经咨询部件修理厂家，活门内部污染和轴承锈蚀是造成故障的常见原因之一。防冰活门在气路较脏及高温环境等恶劣条件下长期工作，便会引起内部轴承转动干涩、蝶型叶片卡阻等，进而导致活门无法打开到工作位置或者完全无法打开。

2.3.3 故障处置 经查阅，机组飞行操作手册中规定，当出现“COWL ANTI-ICE”灯亮时，要求机组先收油门检查灯是否熄灭，如果熄灭可以继续正常飞行；如果灯仍然点亮，则需按照MEL对故障进行保留放行，并在适当的时机对活门进行更换以彻底排除故障。

3 总结

据国航工程技术分公司故障信息网统计，仅2013年整个737NG机队反映发动机防冰系统故障62起，其中因防冰活门故障所致49起，约占总量的79%。因此，除了在航线运行过程中快速地判断、处理此类故障，如何通过大量有效的可靠性数据分析，寻求经济效益与成本控制的平衡点，在适当的时机对防冰活门进行定期送修更换以减少航线运行的压力，以及对防冰活门进行进一步的性能改进，是未来需要航空公司和制造厂家进一步思考的问题。

参考文献：

[1]Boeing 737-600/700/800/900 AMM， Part I， SDS D633A101-BEJ FEB 15/2014.

[2]Boeing Fleet Team Digest 737NG-FTD-30-01005.

[3]Boeing Fleet Team Digest 737NG-FTD-30-06001.