浅谈起飞发动机排气温度裕度对发动机性能的重要性

摘 要：起飞排气温度裕度（ Exhaust Gas Temperature Margin，EGTM） 是一表征航空发动机性能的重要参数，可以通过发动机手册信息及实际起飞中测得的排气温度（Exhaust Gas Temperature，EGT）获得。在以营运为目的的现代航空公司（运营人），对发动机的可靠性及经济性极为关注。

Abstract：The Exhaust Gas Temperature Margin （EGTM） is a important parameter for the performance of engine of aircraft， EGTM can be concluded by Engine Manual and actual take off EGT from indication on aircraft. In the current condition of civil airlines business， airlines focus on the reliability and efficiency of engine due to the benefit.

关键词：发动机排气温度（EGT）；发动机排气温度裕度（EGTM）；发动机排气温度红线（EGT Redline）

一、引言

航空发动机作为现代民用飞机的核心动力来源，其性能既直接影响飞机的使用安全，也在很大程度上影响着航空公司的经济成本。随着民航界近半世纪的高速发展，如今在业内已经形成一套成熟的发动机性能状态监控系统及安全管理模式，航空器运营人可以通过维修大纲合理的制定发动机维护任务来有效的降低发动机故障及空中停车概率的发生。

航空发动机排气温度（ Exhaust Gas Temperature，EGT）是一个重要的发动机气动热力参数，也是发动机监控中的一个重要参数。一方面，航空发动机故障和性能衰退往往都会在起飞发动机排气温度裕度（Exhaust Gas Temperature Margin，EGTM） 上表现出来； 另外 EGT 也是影响发动机寿命的重要因素，提高起飞发动机排气温度裕度，可延长发动机在翼时间，节省航空公司的人力财力，提高公司的市场竞争力，具有积极的意义。

二、起飞发动机排气温度裕度（EGTM）概念

对于现代民用航空发动机性能监控，发动机排气温度（EGT）是发动机指示面板上的一个重要的监控参数，它是在发动机工作后以数值的直观形式实时的表征发动机低压涡轮后的燃气温度。其实，EGT是客观反映发动机一级高压涡轮进口温度的，由于该区域温度过高，难以直接测得，故通过测得EGT，再通过逻辑函数计算出一级高压涡轮进口温度。发动机排气温度的红线（EGT Redline）是理论上发动机工作时排气温度的上限值，其数值的高低客观反映着发动机性能的优越和变化。不同型号的发动机其排气温度的红线也不尽相同，当今国内民航界普遍倾向于选用美国制造的发动机，一般其一级高压涡轮进口温度可以达到1700oC左右，有些新型研制的发动机其值更高。而起飞发动机的排气温度裕度（EGTM） 则是指在飞机起飞，当发动机达到额定全推力时，发动机排气温度红线与发动机排气温度的差值，其值可以表征发动机性能的好坏。

三、起飞发动机排气温度裕度（EGTM）对发动机性能的影响

如引言所述EGTM的衰减对发动机性能的衰退及发动机的剩余价值有着密切的影响。首先，在此需要简单阐述下初始的EGTM是和发动机推力级别有关，推力级别可根据营运人需求确定，就同一型号发动机而言推力级别越高则EGTM越小。

综合安全性、可靠性、经济性及飞机飞行环境等因素营运人需要在采购发动机时确定发动机的推力级别。

一旦发动机推力级别选定，发动机投入使用后就需要对发动机健康状态进行跟踪监控。随着发动机飞行小时数（EFH）的不断增加，发动机内部积碳、热应力腐蚀、工作环境恶劣等众多因素，导致发动机性能的下降，单位推力降低，EGT会随之增加。以CF34-10系列发动机为例，EGTM每降低1 0C相当于提升燃油消耗率 （SFC）0.1%，可见EGTM的控制对当代民航企业运营成本的控制起到不可忽视的作用。在发动机服役期间，维修人员及驾驶员都会比较关注起飞时的EGT数值，发动机供应商也会在其发动机健康报告中跟踪记录该参数。

四、提高起飞EGTM的措施

1） 根据飞机的负载等有关情况，可以采取减小发动机推力（ 或减功率） 方式起飞，可以使涡轮前总温下降，发动机热端部件寿命延长。

2）由于现代民用发动机通常采用涡扇式，其80%左右的推力都是通过风扇产生。若风扇叶片因摩擦或动静不平衡等原因造成的风扇效率下降，会影响发动机的整体工作效率，从而导致发动机EGT的升高。所以，需要维修人员注意发动机叶片及防磨带的检查，在调换叶片时需要成双的对称更换，保证风扇叶片的动静平衡。

3）在飞机运营中，定期安排水洗发动机，也是有效提高发动机EGTM一个措施，且该方法成本低廉，易操作。据GE公司统计该方法可以使发动机获得100C左右的EGT恢复。该方法是地面冷转发动机，待发动机转速恒定后，工作人员将一定压力的兑水清洗溶剂注入发动机的内涵道，使发动机热力核心机部分得到改善。此方法还可以有效的改善发动机内部积碳的问题。

4）对换发的发动机大修是恢复 EGTM 的最有效的办法，根据各单元体对 EGT 影响程度，采用重点部件重点维修，一般也可获得 20-350C的EGT裕度恢复。而此方法可以在发动机返厂送修时，顺便执行最为经济，单独为恢复EGT裕度而返厂送修反而得不偿失，所以这个需要飞机运营商控制好发动机的维修计划及任务，合理安排，做到经济高效的维修发动机。

五、结论

随着发动机使用时间增加，其性能会逐渐衰减，而 EGT 也会随之升高，EGTM 也将随之减少，因此，EGTM 是衡量发动机性能衰退状况一个非常重要的指标，可以客观的认为EGTM是发动机剩余寿命的一个预测参考。

通常情况下，航空营运人会根据维修大纲并结合本公司的实际运营情况合理的安排发动机维修计划，维修人员严格实施维修工作，保持发动机的性能处于稳定健康状态。

参考文献

CF34-10A发动机手册；

CF34-10A发动机介绍。