EGT影響因素分析及提高EGT裕度的措施

航空工程與維修VHCEGT影響因素分析及提高EGT裕度的措施賀爾銘宋力濤AnalysisofEGTandMeasurestoIncreasetheEGTMMargin隨著發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性及其維護(hù)手段的提高，世界各大航空公司目前都采用視情維修方式來代替以往發(fā)動(dòng)機(jī)的定期維修。實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)視情維修的基礎(chǔ)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而最能反映航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的性能參數(shù)當(dāng)屬排氣溫度EGTEGT超溫現(xiàn)象是發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)維護(hù)中的常見故障，且原因復(fù)雜、危害較大，給排故工作帶來了較大難度。因此，對(duì)影響 EGT的各主要因素進(jìn)行深入分析和研究，歸納出降低排氣溫度、提高 EGT裕度的技術(shù)措施和工作步驟，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能、延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命、增加飛機(jī)飛行的安全性等具有較高的實(shí)用價(jià)值。EGT影響因素分析本文所指的排氣溫度為低壓渦輪出口處的溫度（T*4），由周向均布安裝在低壓渦輪排氣機(jī)匣上的4?6個(gè)熱電偶探頭測(cè)量，各熱電偶的引出線并接在一起，給出的EGT為一個(gè)平均溫度，可以防止因探頭位置差異及個(gè)別探頭失效導(dǎo)致的誤信號(hào)。影響發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度的因素太多，可歸納為以下5點(diǎn)：（1）核心機(jī)氣路的原因。指氣流通過壓氣機(jī)、燃燒室及渦輪時(shí)，由于個(gè)別單元體的效率下降，或者由于整個(gè)核心機(jī)隨使用時(shí)間增加而導(dǎo)致效率下降，從而引起排氣溫度升高。壓氣機(jī)效率下降，使通過壓氣機(jī)的空氣流量減少，導(dǎo)致推力下降。

為滿足推力要求，就需增大耗油量，直接導(dǎo)致 EGT升高。壓氣機(jī)的效率損失主要表現(xiàn)為：?葉型損失，包括附面層內(nèi)氣體摩擦損失和分離損失、尾跡損失、尾跡區(qū)與主流區(qū)的摻混損失及激波損失等，主要受葉型改變（如葉片損傷）及葉片表面光潔度的影響；?級(jí)間損失，主要由后面級(jí)向前面級(jí)的倒流所致；?葉端損失，主要由于徑向間隙過大導(dǎo)致葉端區(qū)的倒流及潛流損失。燃燒室富油燃燒（油氣比f>0.068時(shí)）會(huì)直接導(dǎo)致EGT升高。如油門桿位置誤差或供油系統(tǒng)故障導(dǎo)致富油；噴嘴或旋流器有積炭致使局部富油；燃燒室外形變形使冷卻不均的局部富油；以及外來物損傷葉片、壓氣機(jī)喘振、放氣活門未能關(guān)閉等空氣流量下降形成富油燃燒等等，都會(huì)使EGT升高。渦輪的效率損失與壓氣機(jī)類似，僅漏氣損失與壓氣機(jī)不同。因渦輪進(jìn)口壓力高于出口壓力，氣流從徑向間隙中流過沒有產(chǎn)生輪緣功，致使渦輪效率下降，因此控制間隙、確保封嚴(yán)是減少渦輪損失的關(guān)鍵。燃油系統(tǒng)的原因。由于燃油系統(tǒng)故障，如噴嘴安裝位置誤差或積炭致使霧化不良造成局部超溫；燃油計(jì)量裝置故障使 EEC感受錯(cuò)誤信息致使油量增大等等都可造成EGT超溫或局部超溫現(xiàn)象。故障方面原因。指發(fā)動(dòng)機(jī)處于故障狀態(tài)工作時(shí)引起的 EGTS溫，比如鳥撞或外來物致葉片損失、起飛滑跑時(shí)發(fā)生喘振、起動(dòng)過程中提早關(guān)閉放氣活門或不該打開時(shí)打開放氣活門等都可能使 EGTS溫。人為因素致EGTS溫。實(shí)踐證明，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)超溫大多數(shù)是人為原因造成的。如機(jī)組人員違反操作規(guī)程使油門桿推動(dòng)過快引發(fā) EGTS溫；維護(hù)人員的漏操作也可能使EGTS溫。例如，1998年8月13日，一架中國國際航空公司的B2552上JT9?7R4E發(fā)動(dòng)機(jī)在9000m高空發(fā)生喘振，導(dǎo)致EGTS溫20C，關(guān)機(jī)落地后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，故障原因是由于維護(hù)人員忘打保險(xiǎn)，致使3.0放氣活門操作臂上一螺栓脫落，防喘不起作用引起EGTS溫，這是一起典型的人為造成的EGTS溫案例。外界環(huán)境變化引起EGTS溫。如高海拔低氣壓地區(qū)，嚴(yán)寒條件下起動(dòng)，或空氣中水分、鹽分及微塵含量過高等，要么起動(dòng)緩慢，渦輪負(fù)荷加大，或形成富油燃燒，或使葉片腐蝕和封嚴(yán)破壞致核心機(jī)效率下降等都會(huì)使排氣溫度升高。提高EGT裕度的措施研究EGT的影響因素是為了提高EGT的裕度，從而延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命提高其經(jīng)濟(jì)性。EGW度定義為紅線溫度與全功率時(shí)排氣溫度EGT之差值，所以提高EGT裕度可以從這兩方面入手。紅線溫度的制定是根據(jù)渦輪部件材料所能承受的溫度負(fù)荷而確定的，各發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家都給出了這一允許值。生產(chǎn)廠家可以選擇新型耐高溫材料制造渦輪部件或采用更為有效的冷卻系統(tǒng)，使紅線溫度上升，從而在使用條件不變的情況下提高EGT裕度。也可采用耐高溫涂層或更合理的氣路油路設(shè)計(jì)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能長時(shí)間地高效工作來提高 EGT裕度。作為發(fā)動(dòng)機(jī)用戶的各航空公司主要采用降低排氣溫度的方法來提高EGT裕度，目前能有效降低EGT溫度的措施有下面5個(gè)方面：高壓渦輪主動(dòng)間隙控制技術(shù)由前面分析可知，壓氣機(jī)或渦輪的動(dòng)葉葉尖徑向間隙是影響單元體效率及EGT勺重要因素之一，如何使徑向間隙能始終處于最佳位置，是80年代發(fā)展起來的“高壓渦輪主動(dòng)間隙控制技術(shù)”所解決的問題。這是一種在渦輪機(jī)匣上設(shè)有環(huán)腔，并在環(huán)腔中通以可控溫度的氣體，從而保證機(jī)匣和動(dòng)葉尖部在不同飛行條件下和發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工況下，均有最佳間隙及最高效率。CFM5－63發(fā)動(dòng)機(jī)采用此技術(shù)徹底改變了冷發(fā)動(dòng)機(jī)起飛時(shí)高壓渦輪間隙過大的問題，降低起飛EGTS調(diào)值達(dá)15C，這對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，延長壽命意義重大。減功率起飛根據(jù)飛機(jī)的負(fù)載及其他情況，在一般大氣溫度下采用熱天(43C3)起飛推力起飛，可使渦輪前總溫T*下降、延長熱部件壽命。如在15C時(shí)按43C3起飛推力起飛，可使不同發(fā)動(dòng)機(jī)的T*下降約40?45C,而T*每下降22C3可使熱端部件壽命延長一倍，同時(shí)T*下降可直接使EGT下降，從而大大增加EGT裕度，這項(xiàng)措施有較高的實(shí)用價(jià)值。3.發(fā)動(dòng)機(jī)沖洗通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、風(fēng)扇葉片及整個(gè)核心機(jī)氣路用一定壓力的水（或溶劑）沖洗，一般可獲5?10C的EGT裕度，個(gè)別可達(dá)15C之多。此法簡單省時(shí)收效快，是維護(hù)手冊(cè)中唯一推薦的延長機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的航線維護(hù)方法。尤其對(duì)機(jī)群航線分布在沿海地區(qū)或多沙塵地區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)，此法效果顯著。但是，當(dāng)每次清洗獲得的EGT裕度過小時(shí)就不應(yīng)再用此法。雖然每次清洗后都要及時(shí)試車、排水，還是會(huì)引起部件生銹、腐蝕等副作用。4.風(fēng)扇葉片及防磨帶檢查目前常用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇產(chǎn)生推力占總推力的80％左右，一旦風(fēng)扇效率下降對(duì)推力影響較大，且直接影響到燃油消耗率和 EGT因此，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)扇葉片及防磨帶檢查，可提高風(fēng)扇效率從而降低排氣溫度。5.大修中EGT裕度改進(jìn)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)大修時(shí)，根據(jù)各單元體對(duì)EGT影響程度的不同，可分別制訂不同的維修方案，采用重點(diǎn)部件重點(diǎn)維修，一般也可獲得 20?35C的EGT裕度改善。結(jié)束語EGT是發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)中最為重要的一個(gè)，通