betvicto伟德 - 波音747航班取消1次损失5万美元!提高GE90发动机维修性主要措施

 2019-12-29 08:48:28   热度:2629  

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betvicto伟德,陈光/文

1995年6月投入航线使用的波音777是20世纪末投入使用的最新一代大型客机。该机在投入使用时就要求它获得180min双发飞机延程飞行(即180minetops)的批准,以便像3发、4发客机一样能开通任何航线。

另外,还要求该机在使用中基本不出问题,这都要求它的动力装置具有极高的可靠性与维修性。当今,西方三家著名的发动机公司均为波音777研制了各自的发动机,即普惠公司的pw4084、罗·罗公司的遄达800和 ge公司的 ge90(法国斯奈克玛公司参与部分研制工作)。

这些公司在提高发动机可靠性、维修性与改善维修工作等方面做了大量工作,并均取得了令人瞩目的成就。现以 ge90为代表,论述在提高维修性,改善维修工作所作的努力与取得的成果。

ge 公司对它的民用发动机多年使用的经验进行统计分析后,发现造成发动机空中停车及中断起飞的原因中,30%是由于维修不当造成的。

另外,由于维修不当和维修不及时,造成飞机晚点或取消航班,对营运的航空公司带来的损失也很大。据 ge公司统计,以波音747为例,飞机每延误1min,直接经济损失为1800美元,航班取消1次,直接损失约5万美元,这还不包括对旅客带来的不信任感及巨大的间接损失(例如航班取消后,为乘客支付的食、宿与交通费等)。与这种经济损失相比,发动机燃油消耗量降低0.05%,每台发动机每年只节约1700美元,就显得微不足道了。

因此,提高发动机维修性,改善维修工作,不仅可以提高航空公司的经济效益,更重要的是对提高发动机可靠性起很大的作用,为此,三家发动机公司均在发动机设计时,加强了维修性设计的措施。

另外,还与飞机研制单位———波音公司一起,采取了许多措施来改善维修工作,不仅使发动机易于维修,而且也能避免在维修中出现不应有的错误。ge公司在改进维修工作时指出“简化维修工作意味着发动机有高的可靠性”,这个概念是从他们实践中累积的经验总结出来的,值得重视。

在ge90研制中,采用了目前最先进的研制方法———并行工程,在它的许多个“多功能小组”中,均有包括航空公司机务人员在内的维修人员参加,各部件硬件设计,只有在维修人员认为今后使用中不会带来维修不便时,设计才算完成。

在飞机研制中,同样也有维修人员参与,波音公司在研制波音777时,领导机构中有由波音公司、发动机公司与航空公司(用户)组成的“共同工作小组”,领导飞机 发动机界面设计。

此小组中也包括有航空公司机务人员在内的维修人员参加,对发动机在飞机上的维修工作进行全面协调。

另外,发动机公司还广泛听取航空公司对以往发动机维修工作的意见,以便在发动机设计中采取相应的措施,来简化维修工作。当发动机组装完成后,还请购置飞机的航空公司派出机务人员进行外场可换组件更换的演习,验证是否满足半小时的拆换目标要求。

波音777/ge90在进行规定的试飞(包括1000次etops试飞)中,航空公司的机务人员也参与飞行后的维修工作,一方面熟悉维修工作;另一方面通过实践找出某些不足之处,以便进一步改进。

在波音777/ge90研制中,发动机公司与飞机公司用大型计算机相互联网,利用 catia(计算机辅助三维交互作用)程序进行发动机外部管路安排与短舱设计,以避免发动机与飞机短舱发生干扰和易于维修工作的进行。当出现不协调需对某些硬件做修改时,修改信息及时传给与飞机、发动机有关的设计人员,由他们在计算机中进行气动、性能、结构、强度和工艺等方面的重新设计,修订后的信息再传给对方。

此外,还利用catia程序在计算机中引入人素工程(参见“人素工程在航空发动机维修性设计中的应用”),对打开短舱罩盖后须进行维修但显得比较困难的地方,在彩色屏幕上,采用不同体形的维修人员,进行必需的维修操纵,以检验维修的操作过程是否能正常进行,包括手臂活动空间是否够,能否对工件施加足够的力矩等。

发动机在飞机上的维修工作,多在飞行后进行。但是当发动机停车后,较长时间内短舱内的热量不易散发,发动机外部温度较高,维修人员不易接近。有时,只能等发动机冷到可接近时再进行维修工作。这样,加长了在机场的停留时间,会造成下一航班的延误。在波音777上采取了两项措施来缩短维修时间:一是,发动机短舱用动力而不是由人力来开启外罩,以减少劳动量,并加速开启时间;二是,采用了在需要时自动对短舱内部进行强制冷却。

其作法是,飞机在飞行中,发动机的fadec感受到在下次起飞前有维修工作要做(例如,要更换滑油滤等)时,记录下这个信息。当飞机开始下降时,fadec自动地启动飞行中快速冷却程序,即增加通往核心机周围的冷却空气量以及增加滑油的冷却,对核心机外围及附件进行快速强制的冷却,如图1所示。当飞机着陆后,发动机短舱内已被冷却到维修人员可以接近的程度,用动力将短舱罩盖打开后,立刻可以进行维修工作。

图1飞机下降过程中,自动对短舱快速冷却的步骤

ge90是目前直径最大的发动机,其风扇叶尖直径为3.142m,相当于波音757机舱宽度,为了便于空运,采取了下述的特别措施。

在一般情况下,首先将风扇部件(包括风扇叶片)当做飞机的一部分留在飞机上,只将称之为“备用发动机”的部分从飞机上卸下返厂。所谓备用发动机(又称推进器)是指除风扇机匣、风扇出口导流叶片、前进气锥、风扇叶片及其锁紧装置、主喷管与后锥等以外的部分,包括核心机、增压压气机、低压涡轮及风扇轮盘,因此发动机所有主轴承及有寿命限制的旋转零部件均包括在备用发动机内。

当从飞机上拆卸备用发动机时,首先卸下风扇叶片,然后拆掉风扇出口导流叶片内环与风扇内承力框架处前后安装边上的各59个与备用发动机相连接的螺栓后,备用发动机即可从飞机上向后卸下。备用发动机直径比目前在波音747等上采用的cf6 80c2发动机直径小,因而可在各种宽体飞机上运输,这样做,是根据 cf6的使用经验确定的。

有返厂送修的cf6中,只有9%是由于风扇承力框架及风扇出口导流叶片引起进厂修理,据此,估计 ge90由于风扇静子引起的返修约占6%,即大部分返厂维修发动机,风扇静子部件可留在飞机上或外场。

当需运输整台发动机时,仍按该方法将风扇静子和风扇叶片与备用发动机分开,分别装箱或包装运输,这样可在所有宽体客货两用或货机上运输。当须将整台发动机装上飞机时,可先在装运架上,将风扇静子、风扇叶片、主喷管和后锥等装到备用发动机上,组成称之为“准备装机”(rfi)的发动机,然后装到飞机上。更换全套的 rfi发动机,经过试拆装,证实只需5h,即飞机在夜间停场时即可完成,不会因为拆换发动机而影响航班。