CFM56―3发动机转子咬合的原因分析及处理措施
【摘 要】本文就CFM56-3型发动机罕见的转子咬合现象对其成因进行了深入的分析，结合笔者工作实践提出了如何防止或降低咬合风险，并对出现咬合现象后提出了的较为有效的处理措施，为业内对该型发动机的航线维护提供了有益的借鉴。
【关键词】CFM56-3；转子；咬合
CFM56-3系列发动机是CFMI生产的2万磅推力级的轴流式、双转子、高函道比的涡轮风扇发动机。装于波音737系列飞机和空中客车系列飞机。
该型发动机从投入使用到现在，其良好的在翼性能和维护经济性受到了客户的普遍认可，也正因该型发动机的上述优点，目前多数发动机均进行了3次或3次以上的进厂大修或修理。我公司多数的CFM56-3发动机也进行了3次或3次以上进厂修理。但近一段时间我公司出现了两次新大修出厂发动机重新装机后，正常试车后关车，次日或间隔6-8小时以上再次启动发动机启动不成功，地面人员检查发现核心机转子与级间封严出现了罕见的咬合现象，造成高压转子或低压转子无法转动。并两次因核心机咬合故障造成航班延误或当日航班取消，给公司的正常航班
【摘 要】本文就CFM56-3型发动机罕见的转子咬合现象对其成因进行了深入的分析，结合笔者工作实践提出了如何防止或降低咬合风险，并对出现咬合现象后提出了的较为有效的处理措施，为业内对该型发动机的航线维护提供了有益的借鉴。
【关键词】CFM56-3；转子；咬合
CFM56-3系列发动机是CFMI生产的2万磅推力级的轴流式、双转子、高函道比的涡轮风扇发动机。装于波音737系列飞机和空中客车系列飞机。
该型发动机从投入使用到现在，其良好的在翼性能和维护经济性受到了客户的普遍认可，也正因该型发动机的上述优点，目前多数发动机均进行了3次或3次以上的进厂大修或修理。我公司多数的CFM56-3发动机也进行了3次或3次以上进厂修理。但近一段时间我公司出现了两次新大修出厂发动机重新装机后，正常试车后关车，次日或间隔6-8小时以上再次启动发动机启动不成功，地面人员检查发现核心机转子与级间封严出现了罕见的咬合现象，造成高压转子或低压转子无法转动。并两次因核心机咬合故障造成航班延误或当日航班取消，给公司的正常航班
营运和正点保障带来了诸多不利。笔者查阅资料，发现其他用户也有类似现象出现，那么这种罕见的咬合现象为什么会发生呢？
1 咬合的原因分析
笔者分析认为随着发动机在翼时间的延长，其核心机的性能会变得愈来愈差，诸多修理厂家为了保证出厂CFM56-3发动机的出厂性能和裕度，根据车间修理手册的标准，约从2002 年开始在核心机级间封严，压气机出口封严，前外封严，前内导向器封严上应用了发动机区域间隙最优化控制技术，即核心机整体匹配磨削加工技术，将级间封严的间隙调到了ESM手册的下限，以此保证出厂发动机裕度和性能，但这样会出现当发动机装机试车正常停车或由于发动机故障、试车台等原因紧急停车后，因核心机与风扇机匣、涡轮机匣的膨胀程度不同，如果核心机的冷却时间不够，核心机冷却得慢，机匣冷却的快，加之核心机的高压转子或低压转子与封严的磨削间隙相对较小，此二因素共同造成了核心机转子与机匣封严咬合的不正常现象。
针对此现象，GE公司于1999年的机队概要也做了说明，且一些用户也有类似故障反映。GE认为转子咬合现象多发生在新发或大修发动机上，对于一些训练机装机发动机也会出现咬合现象。如果没有出现高振动现象或磁堵检查未发现金属屑，那么该咬合不会影响发动机的正
1 咬合的原因分析
笔者分析认为随着发动机在翼时间的延长，其核心机的性能会变得愈来愈差，诸多修理厂家为了保证出厂CFM56-3发动机的出厂性能和裕度，根据车间修理手册的标准，约从2002 年开始在核心机级间封严，压气机出口封严，前外封严，前内导向器封严上应用了发动机区域间隙最优化控制技术，即核心机整体匹配磨削加工技术，将级间封严的间隙调到了ESM手册的下限，以此保证出厂发动机裕度和性能，但这样会出现当发动机装机试车正常停车或由于发动机故障、试车台等原因紧急停车后，因核心机与风扇机匣、涡轮机匣的膨胀程度不同，如果核心机的冷却时间不够，核心机冷却得慢，机匣冷却的快，加之核心机的高压转子或低压转子与封严的磨削间隙相对较小，此二因素共同造成了核心机转子与机匣封严咬合的不正常现象。
针对此现象，GE公司于1999年的机队概要也做了说明，且一些用户也有类似故障反映。GE认为转子咬合现象多发生在新发或大修发动机上，对于一些训练机装机发动机也会出现咬合现象。如果没有出现高振动现象或磁堵检查未发现金属屑，那么该咬合不会影响发动机的正
常使用，也不会造成发动机硬件的损伤。
2 如何防止或降低咬合风险
大修发动机 鉴于咬合现象成因分析，结合航线维护的特点，笔者认为采取如下措施可防止或降低其发生。
如果新发或大修发动机装机正常试车时，试车人员密切监控发动机参数，防止随着N2 转速的提高，振动值随着增大。这将使级间封严蜂窝被严重磨损，从而降低了由小间隙空隙而提高的发动机性能。
正常试车结束后，为了降低转子和静子的热膨胀差异，同时使发动机重新起动时有一个好的状态。让该发在高慢车运转5分钟，低慢车状态运转5-10分钟，让核心机充分的冷却，并在N2转子完全停转之前将发动机启动电门置于“GND〞位，连续执行两次干冷转发动机工作，工作2分钟，让发动机核心机再次冷却，确保与机匣冷却同步，如时间允许，同时建议翻开风扇包皮、反推包皮让发动机自然冷却30分钟以上。
如果发动机再次启动距上次停车时间间隔小于8小时，启动发动机时特别要小心，当发动机咬合或N2上升缓慢或不上升，必须马上中止启动发动机。
如果因某种原因需要再次试车，确保第二次起动距上次停车时间大于1.5～2 分钟之间，且发
2 如何防止或降低咬合风险
大修发动机 鉴于咬合现象成因分析，结合航线维护的特点，笔者认为采取如下措施可防止或降低其发生。
如果新发或大修发动机装机正常试车时，试车人员密切监控发动机参数，防止随着N2 转速的提高，振动值随着增大。这将使级间封严蜂窝被严重磨损，从而降低了由小间隙空隙而提高的发动机性能。
正常试车结束后，为了降低转子和静子的热膨胀差异，同时使发动机重新起动时有一个好的状态。让该发在高慢车运转5分钟，低慢车状态运转5-10分钟，让核心机充分的冷却，并在N2转子完全停转之前将发动机启动电门置于“GND〞位，连续执行两次干冷转发动机工作，工作2分钟，让发动机核心机再次冷却，确保与机匣冷却同步，如时间允许，同时建议翻开风扇包皮、反推包皮让发动机自然冷却30分钟以上。
如果发动机再次启动距上次停车时间间隔小于8小时，启动发动机时特别要小心，当发动机咬合或N2上升缓慢或不上升，必须马上中止启动发动机。
如果因某种原因需要再次试车，确保第二次起动距上次停车时间大于1.5～2 分钟之间，且发
动机EGT 温度不高于100 度，否那么需要再次冷转发动机。
3 咬合后的正确处理
如果一旦遇到核心机转子咬合现象，如果处理不当会造成如下后果：
1〕级间封严蜂窝会被磨得太深或转子叶片叶尖卷边、出现毛刺；
2〕起动时N2 振动高的风险；
3〕造成起动机损坏；
4〕增加飞机的停场排故周期，降低飞机可用率。
故而笔者建议，一旦出现核心机转子咬合现象，针对不同咬合情况应采取相应的措施：
1〕低压和高压转子咬合，且高压转子没有被静子包住，可自由转动情况；
处理措施：执行干冷转程序或通过手摇泵把住N2转子，用手扳转风扇；
2〕高压转子与静子咬合
处理措施：建议每隔15分钟，通过手摇盖板试着转动核心机；
3〕低压转子与静子咬合
处理措施：如果不能用手扳转风扇，建议执行一次2分钟干冷转，同时监控风扇转动情况。
4 结语
3 咬合后的正确处理
如果一旦遇到核心机转子咬合现象，如果处理不当会造成如下后果：
1〕级间封严蜂窝会被磨得太深或转子叶片叶尖卷边、出现毛刺；
2〕起动时N2 振动高的风险；
3〕造成起动机损坏；
4〕增加飞机的停场排故周期，降低飞机可用率。
故而笔者建议，一旦出现核心机转子咬合现象，针对不同咬合情况应采取相应的措施：
1〕低压和高压转子咬合，且高压转子没有被静子包住，可自由转动情况；
处理措施：执行干冷转程序或通过手摇泵把住N2转子，用手扳转风扇；
2〕高压转子与静子咬合
处理措施：建议每隔15分钟，通过手摇盖板试着转动核心机；
3〕低压转子与静子咬合
处理措施：如果不能用手扳转风扇，建议执行一次2分钟干冷转，同时监控风扇转动情况。
4 结语
由于CFM56-3发动机的高、低压转子咬合现象较为少见，笔者也在实践中不断的摸索和总结，诸上不成熟的分析和建议希望为发动机的维护提供一些有益的帮助。
【参考文献】
【1】航空发动机设计手册，第l5册，控制及燃油控制系统[M].北京：航空工业出版社，2000.
【2】CFM56-3 LINE MAINTENANCE TRAINING MANNUAL， GE Aircraft Engines Customer Technical Education Center[Z].
【3】CFM56-3 Advanced Engine System Training，Aero Engine Maintenance Training Center，Civil Aviation Flight University of China， Guanghan， Sichuan， China[Z].
【4】ENGINE SHOP MANNUAL， CFMI CORPORATION，2021[Z].
【5】Fleet Highlights，GE CORPORATION，1999[Z].
[：刘帅]
【参考文献】
【1】航空发动机设计手册，第l5册，控制及燃油控制系统[M].北京：航空工业出版社，2000.
【2】CFM56-3 LINE MAINTENANCE TRAINING MANNUAL， GE Aircraft Engines Customer Technical Education Center[Z].
【3】CFM56-3 Advanced Engine System Training，Aero Engine Maintenance Training Center，Civil Aviation Flight University of China， Guanghan， Sichuan， China[Z].
【4】ENGINE SHOP MANNUAL， CFMI CORPORATION，2021[Z].
【5】Fleet Highlights，GE CORPORATION，1999[Z].
[：刘帅]
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