CFM56―7B发动机振动指示故障分析

摘要： 本文从原理上分析为什么要对发动机进行风扇叶片的配平，以及在何时需要对发动机风扇叶片进行配平，最后分析如何完成对发动机风扇叶片的配平工作。

关键词： 发动机；振动；故障

1 基本情况

在飞机日常运行中，机务维修人员经常遇到机组反映发动机振动值过高的问题，在航线维护中需要对机组反映的振动值进行分析，737-700/800系列的飞机上的动力装置是CFM56-7B发动机，这种型号发动机的正常使用过程中，随着轴承和叶片的磨损，燃烧室以及高低压涡轮部分灰尘的积累，发动机的振动值将会慢慢变大；当然如果有外来物损伤，如鸟击等，振动值将会突然增大。本文只讨论在发动机的正常使用过程中，振动值变大后的处理措施。

CFM56-7B发动机是双转子的发动机，分为低压转子和高压转子两部分；因此振动也分为低压转子部分的振动和高压转子部分的振动两部分；飞机上指示和记录的是这两者之中较大的一个值（图1）。

通常采取风扇叶片配平的方法来对发动机进行配平，既通过改变配平螺钉来降低N1振动值，对于CFM56-7B发动机，有关振动方面的使用限制如下：

①发动机振动值小于3时，发动机可以正常使用。②低压转子部分的振动大于3时，可以通过风扇叶片配平来减小振动值。一般情况下，振动大于2时就要进行风扇叶片配平。③高压转子部分的振动大于3时，必须进行排故。

由此可见，当低压转子部分的振动较高时，可以通过风扇叶片配平来减小振动值。在发动机的日常维护过程中，如果发现发动机的振动值较高（大于等于3），此时应该到机载振动监控器AVM上读取振动值，如果高振动发生在高压转子部分，则应对发动机的高压转子部分进行孔探或排故；如果高振动发生在低压转子部分，则应首先对发动机进行目视检查，检查风扇叶片，进口导向叶片和低压涡轮可见部分叶片有无损伤，然后检查前后收油池磁堵来判断轴承有无磨损，在以上检查结果都完好的情况下，最后进行风扇叶片配平来减少振动值。

2 配平方法及原因

风扇叶片配平的方法有三元法和利用AVM进行配平两种方法，三元法是通过的矢量的平行四边形法则来计算不平衡点，比较麻烦；而利用AVM进行配平比较简便；因此在航线维护中多利用AVM进行风扇叶片的配平。通过对风扇配平可以快速降低风扇振动值，震动原因主要由以下几点造成：①燕尾榫头压力面涂层过早脱落；②风扇叶片的轴向移动；③风扇盘的磨损；④风扇叶片缘板胶条损坏。风扇叶片叶根/风扇盘榫槽需要进行定期，同时需要检查相关的部件，风扇叶片涂层脱落主要是由于此处的局部挤压应力水平高。

3 机载AVM配平法（图2）

利用AVM进行风扇叶片配平的步骤如下：

①在需要配平的发动机上记录下配平螺钉的件号的最后三位（P01-P07或P08-P14），CFM56-7B发动机有36个配平螺钉，配平螺钉的位置按照从前往后看逆时针方向（发动机转动的方向）数，叶台上小凹坑对应的配平螺钉是1号。②在AVM上读取AVM内部存储的配平螺钉的布局，并与步骤1所记录的发动机上配平螺钉的实际布局相比较，如果一致，则继续以下步骤；如果不一致，则应在AVM上输入实际的布局后再进行以下步骤。③在AVM的FLIGHT HISTORY目录下读取最近6个航段的振动值，选取其中振动（低压转子部分）最大的一个航段作为不平衡计算的依据。④在AVM的BALANCE目录下按照方法一（只提供风扇部分配平方案）以步骤3所选取的航段为依据进行平衡方案计算。在这里不选用方法二来计算平衡方案，因为方法二计算出的平衡方案既包括风扇部分的配平也包括低压涡轮部分的配平，而在航线维护中无法对低压涡轮部分进行配平，所以选择方法一。⑤在AVM上查看计算得到的配平方案并记录下来，最后如果决定实施配平，则将配平后的配平螺钉布局保存在AVM内；如果决定不配平，则不保存。当然也可以在配平后再将配平螺钉的实际布局输入到AVM内。⑥按照配平方案对发动机风扇叶片进行配平。⑦对发动机进行振动测试（TEST 7），检查配平的实际效果。

4 注意事项

①配平螺钉的位置一定要按照发动机转动的方向来记数。②P01-P07是配平螺钉老的件号，P08-P14是新的件号，它们之间是一一对应的关系。③用内六角扳手来拆装配平螺钉，如果配平螺钉上的内六角孔被拧圆了，没法拆下时，可以将发动机前整流锥拆下，用大力钳夹住配平螺钉的光杆部分将它拧松，然后拆下。④当飞机上刚装了一个新的AVM或AVM内的不平衡数据丢失以后，可以通过地面试车TEST 7来使AVM获得不平衡数据，以便进行风扇叶片配平。具体步骤如下：

对于CFM56-7B发动机：①根据场温场压查表的静态起飞N1目标值。②按正常程序起动发动机。③稳定在慢车至少5分钟。④将皮托加温开关A或B打开（防止EEC工作在备用方式）。⑤前推油门至80+/-2%N1，至少稳定7分钟。⑥回收油门至50+/-2%N1，稳定30秒。⑦缓慢前推油门，并在以下几个N1值处停留至少30秒（注意不能超过静态起飞N1目标值）：1）65.0%N1。2）70.0%N1。3）80.0%N1。4）85.0%N1。5）92.5-97.0%N1。⑧按正常程序关车。

5 讨论与总结

本文是针对CFM56-7B发动机配平进行的分析，在学习配平前应该基本掌握了CFM56-7B发动机的基本结构，风扇振动的原因及排故措施，以及AVM配平方法。这种发动机采用了代表最先进技术的宽弦风扇叶片和全权限数字式发动机控制系统（FADEC）。与传统型737上配置的CFM56-3发动机相比，其推力增加了11%，其噪声远远低于三级噪声标准，而且它还具有油耗低和维护费用低的特点。 风扇是发动机的重要部件，为发动机提供推力基础，同时也是发动机的一个脆弱环节。如何合理使用发动机，进一步防止风扇振动，不但具有重要的安全意义，同时也具有较高的经济价值。在日常的航线维护过程中，要不断地分析发动机原理，从中找到发动机振动的根本原因，便于排故。

参考文献：

[1]The Boeing Company.B737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Mannual[Z].Illinois：The Boeing Company，2014.

[2]The Boeing Company.B737-600/700/800/900 System Schematic Mannual[Z].Illinois：The Boeing Company，2014.

[3]赵林.航空活塞发动机振动故障分析[J].科技信息，2011（23）.