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发动机喘振的原因及现象(发动机喘振故障原因)

发动机喘振,因为喘振现象多样,情况多变,所以在判断处置上有一定的难度。有些喘振能够自动恢复,有些喘振能够被FADEC探测,而有些需要人为判断是否属于喘振,若判断失误,可能会造成不必要的关车等严重后果。本文根据FCTM及空客相关材料分析发动机喘振的原因,现象和处置。

一、发动机喘振的原因

喘振,英文是STALL,就是失速。所以发动机喘振,实质上是压气机叶片的失速。而失速的本质是气流分离,所以由于某些原因导致压气机叶片上的气流分离,就会导致压气机部分气流倒向流动,即发动机喘振。

下图为典型的发动机结构,前半部分就是压气机。

压气机叶片展示

喘振:压气机叶片失速导致的气流反向流动

根据压缩机叶片气流分离的原因,我们可以大致分为环境原因和发动机原因导致的喘振。

环境原因:引气压力不足或者气流方向发生变化(例如发动机启动失速),顺风起飞,低速大反推,严重的颠簸,大迎角爬升等。

发动机原因:压气机叶片构型被破坏,例如鸟击,吸入FOD外来物、积冰;压气机叶片自身磨损或开裂;发动机控制故障(燃油控制或者喘振保护装置)。

二、如何判断是发动机喘振

1、起飞期间,高功率设置时,征兆有如下一种或几种(FCTM):

-一声或者更多很响的发动机巨响

-立刻失去推力,或甚至反向推力,导致偏航

-发动机参数波动(EPR,N1,N2)

-EGT上升

-发动机震动

-发动机末端可能有火焰

-驾驶舱刺鼻气味

2、巡航期间,低功率设置时,征兆有如下一种或几种(FCTM):

-一声或更多发动机闷响

‐ 缓慢或无推力手柄回馈

‐ 发动机参数波动(EPR/N1, N2 )

‐ EGT上升

‐ 发动机振动

‐ 驾驶舱刺鼻气味

3、关于FADEC防止喘振的功能

FADEC有如下功能(FCTM)

所以通常来讲,当喘振发生,FADEC会尝试调节气流,让喘振自动恢复,所以我们观察到喘振的现象可能是短暂的、暂时的。

当FADEC探测到喘振,又没有办法短时内恢复,则显示ENG1(2)STALL ECAM。

4、喘振是否会损坏发动机?

单次可恢复的发动机喘振,通常不会导致发动机损坏。机组可以听到一声或两声巨响,短时间内发动机参数波动,随即仪表指示恢复正常。单次不可恢复的发动机喘振,例如严重的鸟击,会导致发动机直接失效。多次持续喘振会损坏压气机叶片,比如超温,超转的环境下,可能会导致压气机叶片断裂。

三、如何处置喘振

首先,大部分的喘振FADEC能够探测到,并进行自动的调整以恢复正常状态,所以飞行机组首要的任务是操纵好飞机。

当FADEC不能探测到喘振时,如果飞行机组探测到一个或几个发动机喘振征兆,飞行机组应怀疑发动机喘振,并执行 QRH 发动 机喘振程序。

QRH 发动机1(2)喘振

1、“若ENG 参数正常”,看哪些参数,如何判断参数是否正常?

根据FCTM,“当在慢车推力时,飞行机组检查 EWD上发动机参数的稳定性,尤其是 EPR/N1, EGT, N2 。飞行机组也应检查 ENG SD 页面上的发动机振动指数。”

判断的目的在于决定是否关车,所以参数不正常,就是看是否满足需要关车的不正常参数。所以不正常的参数

(1)可以推断为:

代表发动机已经损坏的参数,诸如液压油流失,无N2指示

(2)根据已知的FCTM描述:“飞行机组关车,如果发动机参数波动,或高 EGT,或发动机振动持续,或慢车推力时发动机喘振征兆持续。”

2、是否关车?

机组根据QRH程序处置:

地面,关车。空中,根据上文描述的参数不正常就要关车。但须注意:单纯的振动指数高,而没有其他喘振现象,应使用QRH发动机振动指数高程序,无需关车。

3、是否重启?

看什么原因导致的喘振,

如果是环境原因导致的喘振且发动机无损坏,例如颠簸、尾流影响,那么应该尝试重启。

如果判断发动机叶片已经损坏,就没有必要重启。例如,鸟击等外来物吸入导致发动机压气机叶片变形无法恢复。

FCOM

4、是否释放灭火剂?

首先明确释放一个灭火剂是发动机失效且有损坏情况下的程序要求。

所以仅仅是喘振不可恢复,按程序关车即可,不需要释放灭火剂。

5、常见错误:

(1)把“发动机振动指数高”按照发动机喘振检查单处置。仅凭振动指数高而关闭发动机。

(2)未经判断,把发动机喘振按照发动机失效处置。

(3)发动机喘振无法停止,未及时关车,造成发动机的进一步损坏。

小结:

单纯发动机振动指数高不要关车。喘振且参数不正常要关车,以避免发动机的损坏。(一般征候的定义是,发动机停车/失效或需要关车的情况,所以只要“应该”关,不管机组关与不关都已经是征候,无需纠结)因喘振不止的主动关车,无需按损坏处置去释放灭火剂,除非同时判断发动机失效。

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