提问人:曹华庆
B737MAX机型安装了比CFM56-7B发动机功能更加强大的LEAP-1B发动机。LEAP是英文Leading Edge Aviation Propulsion的缩写;“1”则是该型号下的第一款发动机;“B”则代表该款发动机应用于波音机型。LEAP-1A发动机用于空客飞机,LEAP-1C发动机则应用于C919飞机。CFM56-7B和LEAP-1B发动机都是由CFM国际发动机公司生产。在《B737-700/800飞机飞行手册》和《B737-8飞机飞行手册》及实际操作过程中,两种发动机的EGT存在明显差异,如表1所示。
通过上表可知,LEAP-1B发动机不但在“起飞最大”、“最大连续”和“地面起动”3项EGT限制与CFM56-7B发动机相比有变动(变大)外,还增加了“起飞瞬间”、“空中起动”、“高推力切断燃油”和“快速风转重起”4种EGT限制。
接下来,本文将对LEAP-1B发动机的7种EGT限制做简单介绍。
一、EGT 显示发动机何处的排气温度?
与CFM56-7B发动机一样,LEAP-1B发动机也使用8 个热电偶探测发动机的排气温度。不同的是,CFM56-7B发动机探测的EGT是4级低压涡轮中的第一级和第二级低压涡轮之间的温度,而LEAP-1B发动机探测的EGT则是5级低压涡轮中第一级低压涡轮之前的温度,亦即低压涡轮进气口处的温度,如图1所示。因为这里更靠近发动的燃烧室,所以其测得的温度值相对较高,这也是表1中LEAP-1B发动机的三项EGT限制值比CFM56-7B发动机高的原因。
二、LEAP-1B发动机EGT涵义解析
首先,对常用的最大起飞、最大连续和地面起动EGT限值。此三项数值的涵义和CFM56-7B发动机一样。如图2所示。
(一)最大红线:是发动机操作期间允许的最大操作值,即1038℃。一般情况下,EGT随着发动机推力的增加而增大,该温度限制也是最大起飞EGT限制。如果发动机使用过程中发生过超最大EGT(1038℃)的情况,则上图的数字框仅在飞机着陆且两台发动机上的EEC(电子发动机控制)断电后变红。在发动机超限维护页面选择重置之前,此数字框将一直保持红色。
(二)最大连续极限(琥珀色线):1013℃,是EGT警戒范围的开始。一台发动机在EGT高于此值下连续工作会造成损坏。此区域表示咨询范围而不是超限。当EGT低于1038℃时,返回正常指示颜色。起飞期间,琥珀色变化被抑制5分钟或直到完成起飞,以先达到者为准。如果在抑制期间一台发动机失效,琥珀色变化被抑制长达10分钟。
(三)地面起动EGT限制:753℃,是地面正常起动发动机期间的最大值。当发动机起动期间EGT快速接近此值时,EEC会关掉相应发动机燃油管路中的FMV(燃油计量活门),切断燃油供给,从而实现发动机停车。当发动机起动成功达到稳定慢车,起动电门跳回OFF(或AUTO)位时,该起动红线消失。
(四)起飞瞬间EGT:1048℃,CFM LEAP-1B发动机经过认证,允许在1038℃和1048℃之间的瞬态EGT超限情况下持续运行,最长30秒,并且不需要额外的维护措施。此种情况一般在以最大发动机推力用于起飞或需要大推力的紧急情况下出现。
(五)空中起动EGT:发动机空中停车后,当满足重起条件并按照《B737-8快速检查单(QRH)》在空中起动发动机时,根据空速的大小和发动机指示情况,有两种方法重起发动机:交输引气起动和快速风转重起。
1、交输引气起动EGT极限:当在失效发动机的N2指示上方出现洋红色的“X-BLD”时,则EEC推荐使用交输引气起动。如图3所示。
交输引气起动也被称为“起动机辅助的空中起动”(SAAS:Starter
Assisted Air Start)。当满足交输引气起动条件并将发动机起动电门置于GRD(地面)位时,来自对侧的引气将使起动机工作并带动N2轴旋转。虽然在《B737-8快速检查单》“发动机空中起动”章节中要求,当N2达到或超过11%时,将起动手柄提到IDLE(慢车)卡位,但EEC会在N2达到大约20%时,指令燃油计量活门打开供油,并激励两个点火器提供点火。在此过程中,如果EGT快速接近或超过883℃(图3),需要将起动手柄移至CUTOFF位,中止起动发动机。
2、快速风转重起EGT极限:当满足风转起动的条件时,将发动机起动电门置于FLT(飞行)位,发动机依靠高速流经的空气带动N1、N2轴转动,当达到或超过8.5% N2时,将发动机起动手柄提到IDLE位已备供油和点火。在风转重起过程中,EGT限制是920℃。如图4所示。
(六)高推力切断燃油:从表1中可知,该温度限值是981℃。通过在B737-8全动模拟机上的操作,得出图5所示的温度限值。在“最大连续EGT极限”(琥珀色线)的下方,出现了一条红色的短线,代表的正是“高推力切断燃油”EGT限制。
那么,“高推力切断燃油”EGT限制何时会出现呢?哪些高推力情况需要切断燃油?该EGT限制的作用又是什么?通过查阅相关资料并结合B737-8机型全动模拟机的故障再现,得出以下结论。
1.何时会出现?
从字面意思理解,高推力切断燃油,即发动机在高推力的情况下,切断燃油供给。发动机高推力的特征是:燃油供给丰富即燃油流量大,N1、N2和EGT的值都比较高,此时飞机一般处于起飞或爬升阶段。如果在这种情况下切断燃油,需要EGT在一定的温度之下才行,这个温度就是981℃。
2.“高推力切断燃油”EGT限制的作用
我们知道,在正常工作期间,发动机内部的温度非常高。例如在燃烧室内,混合的油气在充分燃烧后温度可达1700℃。经过高压涡轮和低压涡轮的能量转换之后,在发动机尾喷口,温度明显下降,但仍可达数百摄氏度。为了保证发动机的正常工作,其内部使用了大量的耐热材料,所以发动机内的热部件可以抵抗非常高的温度。
《B737MAX飞机维护手册》中提到:在发动机紧急关车时,通过发动机内部的冷空气迅速减少,并随着发动机转子的停转而快速停止。由于热胀冷缩,突然失去冷空气会导致涡轮叶片外围的护罩半径减小并可能与涡轮叶片顶部摩擦,从而造成低压涡轮的卡停。
在《B737飞行机组训练手册》中,则给出了发动机空中关车的推荐技巧:需要关断一台发动机时,PF(操纵的飞行员)要断开自动油门。然后PF向PM(监控的飞行员)口头确认受影响的发动机,缓慢将要关车的发动机的油门杆收回。这么做地目的有三个:①确认关闭的是故障的发动机,即不会关错发动机;②需要被关停的发动机仍然有推力,缓慢收回其油门杆即缓慢减小其推力,这可防止突然关停造成的推力不平衡现象;③逐渐减小EGT值,使发动机内部核心区温度逐渐冷却,防止因内部冷却不彻底或不均匀而导致涡轮叶片与护罩摩擦及低压涡轮卡停。
所以,在关停发动机时,尤其是因火警而需要紧急关车时,《B737-8快速检查单》中给出的步骤是:①脱开自动油门;②关闭受影响发动机的油门杆;③切断(CUTOFF)受影响发动机的起动手柄。如图6所示。
综上所述,高推力切断燃油EGT限制的意义在于保护发动机的正常工作,延长发动机使用寿命,并减小发动机的维护成本,其具有重要的参考意义。但在实际的操作过程中,由于操作步骤都已经标准化,可完全避免高推力切断燃油情况的发生,所以,该值并没有被特别强调。
参考资料:《B737飞行机组使用手册》、《B737机组标准操作手册》、
《B737-8快速检查单》、《B737MAX飞机维修手册》、《B737飞机飞行手册》、《B737飞行机组训练手册》
本文已在2023年第6期《民航安全》杂志上发表,现有改动。
作者:山东航空股份有限公司飞行培训中心 李军涛
评论 (0)