Brief Analysis of Malfunctions and Disposal Methods for the Lubrication System of B737-800 Aircraft
摘要:B737-800飞机作为波音公司最成功也是最畅销的机型于1997年7月31日首飞,并于1998年4月交付客户。同样在1998年,波音公司第一次在中国交付B737-800飞机,拉开了向中国客户交付该机型的序幕。在随后的21年时间里,波音公司向中国航司交付了超过1000架该型飞机。随着时间的流逝,B737-800飞机逐渐进入高龄期,各系统发生故障的概率随之增加。本文结合业内真实案例,对B737-800机型滑油系统及故障进行简析。
关键词:发动机;滑油功能;滑油参数;安全
2025年6月27日,一架B737-800飞机执行青岛至虹桥航班,在上海区域高度8100米巡航过程中,左发滑油泄漏(27秒内左发滑油量从15夸脱降至0),触发滑油压力低报警,机组执行检查单过程中,发动机自动关车。停车后,机组完成检查单,宣布PANPAN,结合周边机场、航路天气及机场保障能力情况,与AOC(航空承运人运行中心)共同会商评估,备降南京,安全落地。事后经过检查,判断事件原因为燃滑油热交换器端盖部分螺栓丝套失效导致发动机滑油泄漏。接下来,本文将对安装在B737-800机型上的CFM56-7B发动机的滑油系统进行简单介绍,并对其故障及涉及检查单进行简单分析,如有不当之处,敬请各位读者批评指正。
一、滑油的功能及滑油箱位置
(一)滑油功能简介
B737-800飞机上安装了两台型号为CFM56-7的双转子轴流式涡轮风扇发动机,两个转子N1轴和N2轴通过一系列轴承组合成同心轴。发动机上的附件齿轮箱则通过齿轮、齿轮轴等部件机械连接至N2轴,以实现动力的传输和转化。同时,发动机内部还有众多的机械设备通过各种形式连接在一起,以实现发动机的正常工作。这些设备在工作的过程中,有些需要润滑以提高其工作效率,有些需要在封闭环境中,有些会摩擦起热,还有些部件工作过程中会产生金属碎屑等物质,对发动机正常工作造成隐患。为了满足发动机设备的正常工作,消除其工作过程中产生的负面效应,提高发动机的工作效率,滑油便自然而然地被引入使用。
发动机滑油系统的主要功能有四个:润滑、清洁、密封、冷却。如图1所示。
(二)滑油箱位置
CFM56系列发动机的滑油箱位于发动机左侧大约3:00方位,如图2所示。
二、滑油系统工作原理简介
正常情况下,当发动机开始工作后,连接在N2轴上的径向驱动轴(RDS)和水平驱动轴(HDS)同步转动,带动附件齿轮箱的相关设备工作,这些设备包括:IDG(Integrated Drive Generator整体驱动发电机)、燃油增压泵、EDP(Engine–driven Pump发动机驱动液压泵)和滑油泵。
滑油泵位于润滑组件内,包含一个供油泵和三个回油泵。这些泵都由附件齿轮箱带动。在供油泵的作用下,滑油被增压,并从滑油箱流过防漏活门至润滑组件。如图3所示。
在润滑组件内,滑油被过滤以去除其中的杂质,防止下游油路的污染,然后被分成几条油路送往后收油池、转换齿轮箱、前收油池和附件齿轮箱。在润滑组件的出口处,安装有滑油压力传感器和温度传感器。传感器探测的数据通过EEC(发动机电子控制器)发送至DEU(显示电子组件)。
滑油在这些设备中完成工作后由三个回油泵抽吸并经过三个管路流向润滑组件。在滑油组件内,碎屑监控系统探测器探测碎屑信息,并将相关数据经EEC发送至FMC(飞行管理计算机),显示在CDU(控制显示组件)的维修页面上,以供维护人员使用。
流经滑油组件的滑油进一步流经回油滤组件进行过滤,如有杂质导致回油滤堵塞,位于上DU(显示组件)的OIL FLITER BYPASS(滑油滤旁通)灯点亮。此时,位于回油滤组件内的旁通活门会打开,使滑油继续流向下游。这种情况下,机组需要执行“发动机滑油滤旁通”非正常检查单。
滑油在工作的过程中,因为冷却发动机相关设备而导致自身温度升高,为了降低滑油温度,在回到滑油箱之前,滑油会流经主滑油/燃油热交换器由燃油进行降温。降温之后的滑油回到滑油箱,并开始新一轮的循环。
三、滑油系统参数分析
滑油压力、滑油温度和滑油量以数值的形式显示在DU上,如图4所示(因《B737机型机组使用手册》对滑油系统的指示已做详细描述,此处不再赘述)。滑油滤旁通灯指示滑油的清洁程度,关乎滑油系统的正常工作。滑油压力是滑油系统几个指示中最重要的指示。滑油温度、滑油量和滑油压力指示可使飞行机组识别到滑油系统的恶化状态。
(一)滑油压力
滑油压力显示在DU上,显示的是润滑组件出口处的滑油压力。它以PSI(磅每平方英寸,一个标准大气压约等于14.6PSI)为单位,以数值和指针的方式显示。
滑油压力低的警示分两种情况:琥珀色区域和红色区域。
1.琥珀色区域:当N2转速低于65%时,琥珀色区域不显示;当N2转速高于65%时,随着N2转速而产生变化。
2.红色区域:在发动机正常工作期间,如因滑油系统产生泄漏而导致滑油压力逐渐减小至红线处,此时滑油压力约为13PSI,滑油压力读数和指针变为红色。同时,位于上DU的LOW OIL PRESSURE(低滑油压力)指示灯闪亮10秒钟后琥珀色稳亮(因该灯位于飞行员正常视线范围内,故不会导致主警戒灯和系统信号牌灯亮)。此时,机组需立即执行“发动机滑油压力低”非正常检查单。
(二)滑油温度
如图5所示,发动机滑油温度位于发动机滑油压力之下,显示了润滑组件出口处的滑油温度。琥珀色线的温度约为140摄氏度,红色线温度约为155摄氏度。当滑油温度超过155度时,指针停留在红色线,但是数字会显示实际滑油温度。
对于CFM56-7B发动机,当滑油温度上升至琥珀色区间时,应及时执行“发动机滑油温度高”非正常检查单,并严格按照检查单指引操作发动机。滑油温度位于琥珀色区域时,发动机工作时间不能超过45分钟,否则会导致系统损坏。当滑油温度位于红色线时,机组应按照检查单指引果断执行“发动机失效或关车检查单”。
(三)滑油量
一个滑油量传感器位于滑油箱的上部(如图2所示)。该传感器将探测到的滑油量数据直接发送给DEU(显示电子组件)。CFM56-7B系列发动机滑油箱容量约为21夸脱。滑油量的显示范围为0至19夸脱(约18升)。当滑油箱油量大于19夸脱时,数量显示为19夸脱。
由于B737系列飞机的机翼是上反角,这就导致2号发动机(右侧发动机)的滑油箱位置略高于1号发动机(左侧发动机),从而导致2号发动机滑油箱可以承载比1号发动机滑油箱更多的滑油量。
当滑油量小于4夸脱(3.8升)的时间超过35秒时,一个LO(油量不足)信息显示,此时,滑油量以相反的字体(白体改黑体)显示。如图4所示。
当发动机的操作由滑油压力和滑油温度限制管理时,没有最低滑油量的限制,亦即只要滑油压力和滑油温度正常,就可以继续操作发动机(当然,这种情况大概率反映出滑油量传感器出现故障,因为正常情况,随着滑油量的减少,滑油压力会逐步降低)。因此,在QRH 中没有“发动机滑油量低”非正常检查单。飞行机组需严密监视滑油压力和滑油温度数据,若不存在“滑油压力低”和“滑油温度高”的非正常情况,则继续正常操作发动机并作监视飞行,如出现滑油压力低或滑油温度高的情况,则执行相应的非正常检查单。总结如图6所示。
(四)滑油滤旁通
在滑油的循环使用过程中,需要经过两次滤网。当滑油从滑油箱中流经润滑组件时,经过供油滤并被第一次过滤,在驾驶舱没有供油滤堵塞的指示,如发生堵塞,滑油会流经旁通活门并触发相关指示,可由维护人员检查维护。在滑油回路中,设置有回油滤,在回油滤的两端,安装有压力传感器,当两侧压力差超过极限时(约31.2PSI),会发送信号到EEC,并由EEC发送信号给DEU,触发位于驾驶舱上DU的OIL FILTER BYPASS(滑油滤旁通)灯亮。如图7红框内所示。
四、滑油系统故障案例及简析
由于滑油系统需要定期维护,更换,所以关于滑油自身原因导致的故障极少,但因B737-800飞机机龄逐年增高,因部件老化及其它设备故障导致的滑油系统故障的案例也时有耳闻。故障原因各不相同,本文选取近两年来发生的典型案例进行简单分析,仅供参考。
案例一:如文首的案例中,因燃滑油热交换器端盖部分螺栓丝套失效,导致发动机滑油泄漏,并在27秒内漏光。根据CFM56-7B发动机的工作原理和事后鉴定的损伤情况分析,在缺少滑油润滑后,运转中的IGB(INLET GEARBOX进口齿轮箱)齿轮因干磨而产生损伤,从而导致与IGB齿轮连接的N2轴承发生轴向偏斜,进而导致高压压气机转子叶片与机匣发生高速摩擦、叶片破裂,掉落的叶片残渣继续造成高压压气机静子叶片损伤,压气机转子、静子产生的损伤残渣继续向后至燃烧室、高压涡轮导向叶片、转子叶片以及低压涡轮的转子、静子叶片,造成损伤,EEC在监测到N2转速过低后自动关车。发动机内部损伤情况如图8所示。
此案例中,因为滑油在极短的时间内漏光,给飞行员操作带来了一定的挑战。在此情况下,机组应在判明情况后按照检查单要求及时果断关车,否则可能导致发动机的严重损坏。
案例二:2025年1月6日,一架B737-800飞机执行青岛至南昌的航班。在飞行过程中,因发动机起动机本体内部碳封严破损导致滑油渗漏,左发滑油量逐渐减少,飞行机组决策备降合肥机场,安全着陆,着陆后左发滑油量为8夸脱,右发滑油量为18夸脱。
2025年3月4日,一架B737-800飞机执行首尔至青岛航班,因右发N2转子驱动底座碳封严破损导致滑油渗漏。飞行机组评估后决策继续飞往青岛,安全着陆。着陆后左发滑油量为16夸脱,右发滑油量为8夸脱。
在这两起案例中,滑油虽然渗漏,但是并没有漏光,且没有出现“滑油压力低”或“滑油温度高”的非正常情况,在此情景下,可对滑油系统进行观察飞行。
案例三:2026年9月9日,一架B737-800客机在7200米巡航过程中,右侧发动机发生异响,随后驾驶舱内出现“ENG FAIL”(发动机失效)报警显示,发动机自动停车。机组果断决策备降。
正常情况下,来自N2轴的扭矩通过IGB,由水平方向改为垂直方向,经RDS(径向驱动轴)传递给TGB(转换齿轮箱)后改为水平方向经HDS(水平驱动轴)传递给AGB,AGB驱动其上面的附件工作(包含燃油增压泵、发动机驱动液压泵、整体驱动发电机和滑油泵)。如图9所示。如果任一环节断裂或卡死,则来自N2轴的动力就无法输出给AGB,导致AGB上面的附件停止工作。这也会导致安装在AGB上的N2转速传感器无法探测到有效的N2转速,EEC因为没有有效的N2转速数据,会触发驾驶舱EGT指示“ENG FAIL”信息。
在本案例中,连接N2轴和AGB(附件齿轮箱)之间的部件RDS发生故障断裂,导致N2轴的动力无法传递给AGB,AGB上的附件停止工作,燃油增压泵失去驱动,导致断油,进而导致发动机停车。针对滑油系统,当AGB没有动力源输入时,滑油泵也会停止工作,导致滑油压力低报警。但在本案中,发动机因燃油供给中断而停车和滑油泵停止工作几乎是同步的,所以就不会造成如案例一中的情况出现。
在此案例中,飞行机组沉着冷静、决策果断、分工明确、处置得当,展现了良好的机组资源管理能力和核心胜任力。
五、总结
综上所述,发动机滑油系统是保证发动机正常运转的重要设备。需要强调的是,当在运行中发动机出现了诸如“滑油温度高”“滑油压力低”等原因导致的发动机关车时,除非在地面机务确定原因并经维护正常之后,否则,禁止重新起动发动机。飞行机组应熟知滑油系统的工作原理、故障现象和处置方法,以确保在飞行运行过程中,当出现滑油系统的相关警戒或警告时,飞行机组能够及时准确地处置相关故障,以确保飞行运行绝对安全,确保人民生命绝对安全。
参考资料:《B737-800飞行机组使用手册》;
《B737-800机组标准操作手册》;
《民用航空器事件调查报告(华东局安委会2026年1月16日)》;
《B737-800快速检查单》;
《B737-800飞机维修手册》。
作者:培训部飞行培训中心李军涛
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