摘 要：CFM56-5B发动机安装在A320系列飞机上，发动机燃油渗漏是航班延误或取消的主要原因，尤其是高压涡轮主动间隙控制活门（HPTACCV）引起的漏油故障。该文分析了该发动机高压涡轮主动间隙控制活门的工作原理，在统计分析某航空公司历史故障数据的基础上，给出了用威布尔分布计算发动机零部件软时限控制的方法，并对高压涡轮主动间隙控制活门的备件需求进行了预测，提出了航空公司航线运营中应对高压涡轮主动间隙控制活门漏油故障的改进措施。
关键词：高压涡轮主动间隙控制活门 故障分析 威布尔分布 软时限
中图分类号：V263 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0061-02
大多数A320系列飞机选用CFM56-5B发动机作为动力装置。某公司自A320系列飞机引进至今，高压涡轮主动间隙控制活门（HPTACCV）更换频率较高，其中因漏油更换25个，导致
14次航班不正常。因此，为了减少飞机的故障及避免航班的延误，HPTACCV更换时间的确定显得很重要。同时，为了保证维修的及时和节约航材相关费用，需要确定合理的航材备件数量。
1 漏油故障分析
1.1 系统原理和结构
CFM56-5B发动机高压涡轮主动间隙控制（HPTACC）系统使用从高压压气机（HPC）四级和九级引气加热或冷却高压涡轮（HPT）罩环支撑结构，以达到高压涡轮间隙控制的目的，既保证涡轮安全，又提高涡轮的效率[1]。同时，也可以降低发动机快速加速时的排气温度峰值，提高发动机的排气温度裕度，增加在翼时间[1]。
HPTACC是一个基于罩环温度的闭环系统，电子控制组件（ECU）首先计算高压涡轮主动间隙控制活门（HPTACCV）的位置以控制罩环温度到到期望的水平。之后，ECU给液压机械组件（HMU）的电信号放大成油压信号以移动HPTACCV。HPTACCV是一个连接有第四级和第九级蝶形活门的液压作动器，这些蝶形活门是用来控制进入HPT罩环支撑结构的空
气流量[2]。两个线性可变差动传感器（LVDT）连接到作动器以提供活门位置反馈到ECU；热电偶被固定在HPT罩环支撑结构内，给ECU提供温度反馈。
1.2 HPTACCV漏油原因分析
根据CFM国际公司的技术会议资料，高压涡轮间隙控制系统的主要故障之一是伺服燃油漏油，占世界机队每年非计划拆换活门数量的30%，且渗漏发生时，活门的在翼时间不等，有逐渐缩短的趋势[3]。
某公司在所有因漏油更换的HPTACCV中，除1个为修理件外，其余24个均为全新件，这说明漏油与航材送修质量无关。对因漏油更换的HPTACCV的修理情况的跟踪调查，发现导致漏油的根本原因为作动器主封严磨损。具体分为：（1）活塞壳体上的主封严经过长期使用后，逐渐磨损失效；（2）活门的位置控制使用了高压涡轮机匣温度传感器测量的温度信号，该温度信号的漂移导致活门频繁往复运动，加剧了封严的磨损速率。
某航空公司机队在冬季外界环境比较低时，渗漏更容易发生。大部分漏油情况在暖车后仍未改善，漏油量超出手册标准，需停场排故。另外，CFM56-5B发动机余油排放系统复杂，
需要拆除排放管路进行漏油源的确认。而且，更换HPTACCV需要4个小时以上的时间。因此，漏油故障极其容易导致航班的延误或取消，给航空公司的运营带来很大的压力。
2 HPTACCV漏油故障的处置
2.1 CFMI的改进措施
CFMI正在设计新的作动器封严并改进材料、提升活塞表面的承载比、升级发动机ECU软件至5.B.S版本—改变高压涡轮间隙控制活门的控制逻辑，取消根据涡轮罩环温度进行涡轮间隙控制的逻辑，改由发动机核心机转速和发动机启动后的工作时间这两个参数控制活门的工作，期望可以减缓HPTACCV活塞杆的额外作动，降低封严的磨损速度。
2.2 软时限控制
如果依然采用视情维修的思路，被动等待故障的发生，将导致航线运营极其被动，所以需要转变思路，采取主动维修的方式解决问题。因此，在HPTACCV新的作动器封严未投入使用前，将HPTACCV按软时限进行控制，将有效保证航班的运行。
HPTACCV全球机队平均在翼时间10684.9 h[3]。该公司共更换34个HPTACCV，其中因漏油更换25个，占更换总数的73.5%；因故障更换9个，占更换总数的26.5%。根据HPTCCV因漏燃油导致更换的统计分析，最长在翼时间为17403 h，最短在翼时间为289 h。
对这些数据使用威布尔分析，威布尔分布密度函数[4]：
（1）
式中：m—形状参数，衡量寿命的离散程度；
—尺度参数，又称特征寿命，是衡量寿命水平的单位尺度；
—位置参数，又称保证寿命，即在以前不会失效。
在这里=0，=12610；m=2.7816，所以，这里威布尔分布密度函数为
（2）
平均寿命MTBF（Mean Time Between Failures）
（3）
函数，也叫做伽玛函数（Gamma函数），是阶乘函数在实数与复数上的扩展[5]。对于实数部份为正的复数z，伽玛函数定义为：
（4）
因此，
（发动机漏油5）
计算后，平均无故障时间为11215 h，所以软时限定为11000 h，当HPTACCV使用时间达到11000 h，应该进行更换送修，这样可以保证发动机的签派可靠性。
3 备件保障
对于航材保障，用下列公式计算：
（6）
式中 -备件数目；
，
-日历年中送修次数，
-送修周期，
-365天，
-保障系数。
本机队有31架飞机，62台发动机，年利用率100000 h，送修周期约50 d，保障水平按95%进行（系数为1.75），因此整个机队6个备件即可。
4 结语
HPTACCV漏油引起航班不正常，合理的控制措施可有效保证航班运行。在HPTACCV新的作动器封严未投入使用前，将HPTACCV按软时限进行控制；ECU软件新版本发布后，
尽快安排完成在翼发动机的软件升级；在HPTACCV新的作动器封严投产后，及时安排结合该件送修时完成相应改装。
参考文献
[1] A319/A320/A321 Aircraft Maintenance Manual Rev.037，Airbus，2013.
[2] Component Maintenance Manual 75-23-21 Rev.2，Whittaker Controls，INC，2006.
[3] CFM56-5/-5B Focus Team Meeting May4-6，2010，CFMI，2010.
[4] 姜兴渭，宋政吉，王晓晨.可靠性工程技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005：208-220.
[5] http：///index.php/The_Weibull_Distribution，/2013/07.
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