工程視角〡橘子哥哥帶你瞭解CFM56-5B發動機低壓轉子振動的管控

本期文章來自海航技術發動機工程師李存根

發動機振動引數對發動機來講非常重要

需對其進行監控以確保發動機執行安全

CFM56-5B發動機低壓轉子（N1）振動高是

CFM56-5B發動機常見的故障之一

本期內容向大家簡單介紹CFM56-5B發動機低壓轉子

振動的監控和處理的相關知識

工程視角第二十五期

工程師說

發動機結構複雜，工作條件苛刻，能夠影響發動機振動的因素有很多：例如穿越結冰區、遭遇紊流、發動機轉子不平衡等，都會影響發動機振動。發動機振動過大會影響發動機本身的工作情況，會使軸承承受更大的載荷而對軸承產生不利影響；也會使轉子和靜子接觸摩擦，從而使轉子葉尖間隙增大，使發動機效能下降，嚴重情況下會導致發動機損傷而提前返廠；甚至可能導致發動機外圍部件磨損，或出現裂紋斷裂等故障。因此需要對發動機振動進行監控，並確保發動機振動在正常範圍內，以確保發動機執行的安全。本文著重介紹CFM56-5B發動機低壓轉子（N1）振動監控和管理。

一、

CFM56-5B 振動系統原理介紹

發動機振動感測系統主要由振動感測器（BRG和TRF）、轉速感測器（N1和N2）、EVMU等組成。具體各感測器位置如下圖1所示，BRG振動感測器位於前軸承腔，TRF振動感測器位於後渦輪框架上，BRG和TRF振動感測器均屬於壓電晶體型別加速計，振動感測器將採集到的振動訊號傳送到發動機振動監控計算機EVMU（位於後電子艙），經EVMU解析後，產生N1、N2轉子的振動資料，提供給飛機相關係統，如下圖2所示。其中，一路訊號提供給系統資料採集計算機，由採集計算機提供給顯示管理計算機，在駕駛艙顯示器上顯示，便於機組監控發動機的實時振動值，另一路訊號提供給飛行資料介面和管理計算機。該計算機綜合飛機各個系統提供的資料資訊，產生QAR資料和AIDS報文。

由於BRG感測器和TRF感測器均可採集N1和N2振動訊號，則N1振動源就會有2個來源，可在MCDU上設定振動源，如果設定為BRG，則駕駛艙顯示的是來自BRG的振動資料，同樣，如果設定為TRF，則駕駛艙顯示的振動資料來自TRF感測器。由於BRG感測器訊號相對精確且可靠性高，通常機隊飛機振動源選擇BRG。

圖1

圖2

二、

CFM56-5B N1振動監控

CFM56-5B排故手冊標準

CFM56-5B N1振動排故標準有2個等級，一個是振動大於等於4unit而小於6unit，另一個是振動大於等於6unit，具體如下：

（1）當振動大於等於4unit而小於6unit時，通常可在合適時機排故（不影響正常航班執行），如確認是發動機本身原因導致振動高，則只需風扇葉片潤滑或者配平。

（2）當振動大於等於6unit，如確認發動機本身原因導致，則需立即停場排故，除了需執行風扇葉片潤滑或者配平之外，還需執行磁堵檢查以及LPC和LPT孔探檢查，以確保高振動未對發動機軸承、低壓壓氣機和低壓渦輪葉片造成損害。

因此振動超過6unit，將會對發動機有潛在危害，並會影響執行和增加排故負擔。而原有的ACARS實時警告觸發門檻為6unit，這種情況下，通常機組反饋發動機振動高才開始關注，因N1振動高影響航班執行的事件時有發生。

2.實時預警監控

為解決CFM56-5B N1振動問題，經對歷史資料統計分析，最終決定採取“

實時分級預警+提前排故

”的指導思想，海航技術自主開發實時分級預警監控，並在實際使用中總結分析，最佳化N1振動預警邏輯，排除瞬時干擾因素導致的虛假預警。最佳化後的預警已正式使用，效果很好，經統計振動超過6unit的比例由19%下降至3%，導致航班延誤的事件由原來的每年10多起降至現在的3起左右，機隊N1振動管控較以往有明顯改善，降低了排故維護成本，也間接降低了航班延誤取消帶來的航司執行成本。

三、

CFM56-5B N1振動快速排故

為降低N1振動對航班不利影響和減少不必要的排故檢查工作，總結出行之有效的快速排故方法，發動機工程師和MCD工程師根據手冊和經驗總結，編寫了相應振動快速排故處理的SOP，當遇到振動實時預警時就可快速處理。其中判斷影響振動原因的幾點經驗總結如下：

（1）當出現振動預警後，飛機落地一定要與機組交流，諮詢飛行中有無遇到過特殊飛機階段、穿越結冰區等，這些資訊將便於初步瞭解導致振動高的原因。

（2）外圍目視檢查，檢查有無FOD或鳥擊痕跡，有無風扇葉片搭接。

（3）譯碼判斷：

a。當前絕大多數飛機都有無線QAR資料，可以很快獲取，譯碼時把BRG和TRF振動引數分別譯出來以便於對比判斷。通常如下圖3和圖4所示，BRG數值高於TRF數值，可優先安排風扇葉片潤滑；相反則可優先安排風扇葉片配平。