干货!干货!航空发动机微创手术-孔探修理

国际金属加工网 2021年11月11日

摘要:

发动机孔探检查在发动机维护中已经存在和发展了几十年,通过孔探检查可以客观地评价发动机的健康状况,为发动机可靠性管理中的状态监控工作提供了可靠数据,发挥了非常重要的作用,得到了广泛的认同和应用。孔探设备也随着技术的发展越来越先进,功能越来越多。对发动机压气机叶片的孔探修理是孔探检查维护工作中设备功能的延伸,已经在多种型号的发动机修理手册中加以阐述。但由于适航安全和技术壁垒等因素的限制,发动机叶片的孔探修理过去并不是很常见的工作。

近些年,随着各机队的蓬勃发展和技术链管理的成熟,经常需要借助孔探打磨设备来处理部分叶片的缺陷修理。发动机叶片的在位孔探打磨修理不仅恢复了发动机的使用性能,而且不需要把发动机从飞机上拆下就能完成,使飞机快速投入运营中,节省了大量的维修运行成本。本文即对孔探修理技术进行简单介绍,并对相关的实施、管理注意事项进行讨论,以便大家更好地了解该项修理工作。

关键词:发动机压气机叶片、孔探检查、孔探打磨


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一、孔探(内窥)工作的发展概述

执行孔探检查工作时通过孔探口对探头可见区域进行观察,并对其影像进行相关的分析、研究、决策。应用范围比较广,在各行各业都可能用到。发动机孔探工作范围和内容是随孔探设备的发展而发展的,我们首先简单回顾一下孔探设备大概的发展特征。

-早期的孔探设备就是一个直接的目视设备,利用光源照射需要观察的区域,肉眼通过光纤直接观察需要检查的部位。

-为了便于观察,后来在肉眼观察端连接上视频设备,大大增强了可视效果,降低了观察者的眼睛疲劳。

-如果孔探观察到的现象可以记录下来供后期研究分析,那就更能精准地对发动机状态进行监控,所以在视频设备上加了拍照或录像的功能。

-通过观察孔探区域的现象或影像可以轻松判断缺陷特性,但要对部件或缺陷特征进行定量分析则需要借助测量设备,因此,在孔探头上加了测量头或带测量的多功能孔探头,可在现场或离开现场后对影像记录进行相关参数的测量分析。

-随着成像技术和设备的发展,孔探成像加入了三维拍摄功能,供工程技术人员对影像资料进行加工,模拟出实物或缺陷的三维效果视图,提高了发动机的状态监控和工程技术分析工作的精准度。

-目前流行的孔探设备大多都是软硬杆插入式相结合的探视设备。据有关报道,罗尔斯-罗伊斯控股的公司目前正在研究遥控式的微型孔探设备。该种微型孔探设备形如爬虫,带有多功能微型孔探头。工作时直接把其通过孔探口放入发动机腔室,在遥控装置的控制下,按需在发动机腔室内爬行移动,多角度观察、记录、测量发动机腔室内的状态。

-一旦孔探检查发现了不可接受的缺陷,就要立即采取纠正措施。对HPC叶片来说,可以通过简单的打磨去除轻微的缺陷。为了使打磨工作的成本降到最低,采用了孔探打磨设备。仅通过孔探口就可以接近缺陷区域,对叶片缺陷进行去除打磨工作。

机务日常维护工作中除了发动机本体内部常采用孔探方法进行检查外,其他任何带有孔探口的密闭腔室环境都有可能采用孔探方法进行相关工作。如通过发动机齿轮箱某些接口/孔对齿轮箱内部特定区域进行检查;对滑油箱内部按需进行孔探检查;对液体管路或通气管路进行通路检查;在其他测量设备不可利用的情况下,可以用孔探测量探头进行精准测量;在特殊情况下,还可以利用孔探设备的可达性从腔室内部取拿、清洁相关微小物体等等。这些工作都是对孔探设备常用功能的普通操作,使用起来没有特殊的标准和要求,按工作要求视情使用。

孔探打磨修理工作,因为设备的特殊和操作技能的复杂性,加上缺陷打磨标准的多样性,对施工的组织开展和操作人员的施工动作有很高的要求。而且孔探打磨修理工作并不是频繁可见的工作,相关系统和人员对其熟识的程度有限,较小的差错都可能带来很大的安全质量隐患,产生极大的维修成本。学习、熟识及研究发动机孔探打磨修理工作具有重要的安全意义和经济意义,本文以CFM56发动机为范例,简单介绍孔探打磨修理工作及需要注意的相关事项。

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二、了解发动机HPC叶片孔探打磨修理设备

在孔探打磨修理操作过程中,孔探打磨设备是和常用孔探检查设备相结合使用的。不同型号的发动机生产厂家或孔探打磨修理工作的开发厂家可能推荐使用不同的孔探打磨设备。孔探打磨修理工作是依据被批准的适航维修资料实施的,具体使用的孔探打磨修理设备要根据被批准的适航维修资料来确定。不管采用哪个设备厂家、哪个型号的孔探打磨修理设备,其主要的组成部分一般都有:

-光源及光纤组件;

-驱动马达电源组件;

-驱动马达组件;

-作动传输及支撑管组件;

-打磨头作动组件;

-打磨头;

-孔探观察组件;

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孔探观察组件、光纤及光源组件用于观察打磨修理区域的操作实况。驱动马达及其电源组件提供打磨作动的驱动动力。作动传输及支撑管组件提供动力传输通道和接近支撑。打磨头及其作动组件则是打磨执行元件。操作时,孔探头通过硬杆从中空的传输支撑管中接近到打磨头的后面,监控打磨头的工作情况;柔性传输带穿过中空的传输支撑通道把驱动马达的旋转驱动传输到打磨头作动组件,驱动打磨头旋转工作。根据缺陷本身和打磨区域的特征,在施工操作中可能需要采用不同形状、不同功能的打磨头,所以购买设备时,必须从设备供商那里获取不同功能要求的多款打磨头。

设备生产厂家会随设备提供一套设备的操作使用及维护指南。操作者可参照具体的指南说明学习设备的使用。通常发动机供应商或设备生产厂会提供相应的设备使用及维护的相关培训。操作者熟练掌握设备的使用是执行孔探打磨修理工作的基本前提,一般维修单位通过实施培训学习的资质限制和授权制度来保证人员的技能要求。

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三、探讨孔探打磨修理工作资质要求

谈到资质授权问题,必须从两个方面考虑。首先是维修机构的资质授权。什么样的维修机构能执行发动机HPC叶片孔探打磨修理工作,是由适航批准来决定的,该项工作的执行要得到适航批准必须按法规满足维修机构能力开发要求的条件。值得注意的是必须获得合法的适航技术资料。部分机型(如CFM56)的生产厂家会在相应的维护手册AMM(Aircraft Maintenance Manual)或ESM(Engine Shop Manual)中给出孔探打磨修理工作的内容,这样就可以按维修机构对该手册的已批准内容组织实施孔探打磨修理工作,当然,如果该部分内容没有在维修机构被批准的能力范围内,则肯定需要申请获批或进行外委修理。也有相当一部分机型(如V2500)维修手册中没有给出孔探打磨修理内容,这时就只能向生产厂家索要相关的适航资料(如OTC),进行修理工作的批准申请,或直接外委修理。

其次就是操作者的资质和授权。为了确保掌握孔探打磨设备的操作使用技能,清楚孔探打磨工作的施工要求,操作者必须进行合格的专业知识学习和实作技能训练,满足相应的资质要求,并按维修机构的人员授权系统要求获得维修机构的修理授权。通常设备供应厂家或发动机生产厂家会提供孔探打磨工作的培训项目。

四、孔探打磨修理工作开展的一般流程

HPC叶片孔探打磨修理工作需要按照维修机构的维修程序、参考手册或批准的适航技术资料及操作单卡进行施工。发动机在翼、在车间里被支架支撑起或存放在运输托架上的状态都可以进行孔探打磨工作,需要根据具体的机型和接近空间来决定发动机的施工状态。

缺陷打磨前后的样图

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孔探打磨工作一般包含以下步骤:

-工作环境确认。如果在车间施工,确保有足够的施工场所,并检查电源、照明等设施设备的可用性;如果是在机坪施工,除要保证前述要求外,还要确保天气良好,避免雨雪风等外界因素的干扰;

-发动机工作区域的接近。如果发动机在翼,必须确保飞机处于可接近发动机工作区域的状态,隔离设置好各相关液/气/电/磁等系统通路;

-孔探打磨设备的检查、调试;

-接近、检查缺陷并对其评估;

-孔探打磨修理的操作;

-孔探打磨修理后检查;

-参数记录;

-恢复发动机到施工前状态;

-工作终检及放行。

当孔探检查发现需要打磨修理的缺陷时,必须对该缺陷进行定位,防止与其它缺陷混淆,并对其执行拍照、测量等评估记录工作。孔探打磨工作正式执行时,首先还必须对缺陷的可修理性进行再检查、再评估。设备组件的孔探打磨头中一般都带有一个测量头。打磨前除了参考常规孔探测量设备的测量参数外,还必须用孔探打磨修理测量头对缺陷进行比对测量,评估确信缺陷打磨去除后不会超出已批准的技术标准。

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孔探打磨观察影像图

五、孔探打磨修理工作的注意事项

1、因为对使用了一段时间的发动机孔探检查容易发现多个缺陷,有的可能需要打磨修理,有的不需要,千万不要张冠李戴,对不该修理的缺陷进行打磨修理。因此,事先孔探检查人员的缺陷定位描述和记录就显得非常重要。

2、施工前必须进行充分的打磨修理评估。这是孔探打磨修理最重要的一个环节。主要评估内容一般有:

- 对缺陷本身的可修性进行评估,明确缺陷本身尺寸参数满足孔探打磨修理的条件;

- 要特别注意适航资料对打磨修理后修理区域尺寸参数的限制。尤其是对一些缺陷大小接近适航资料限制标准的情况,需要操作技术人员充分评估打磨后超标的风险大小,确信操作后打磨修理区域既能去除缺陷又能不超出适航资料的限制标准。在操作技术人员没有信心和把握的情况下不要贸然执行打磨修理工作;

- 评估孔探打磨工作不会影响发动机日后运行管理。有的孔探打磨修理工作还需要日后对发动机打磨修理区域进行重复性检查。这些因素是否满足发动机维修管理要求,是否影响到相关利益方,如租赁公司或后续购买人等的要求;

- 孔探打磨修理是个慢工出细活的工作,加上机型差异、缺陷特征及数量差异、操作技术人员的经验技能差异、其它现场外部条件等的影响,现场施工时间可能从1-2小时至5-6小时不等,甚至更长。因此需要对飞机停场、生产计划等工作进行充分评估,避免紧张的生产安排影响操作人员的施工,增加失误风险,酿成大麻烦;

3、实时盯着孔探监控影像画面,通过小小的孔探口进行细微操作对缺陷进行微磨去除,就需要操作者在操作过程中注意力高度集中,把持住操作姿势,全神贯注,一丝不苟,既要把打磨区域按既定方案打磨去除,又不能干涉、损伤到相邻区域。操作人员必须保持良好的工作状态,如有疲劳或分神等现象要及时停止施工,进行休息调整,不能勉强操作,避免产生失误或差错;

4、一般情况,打磨去除的材料成粉末状,而且较少,也不便收集,留存于气流通道中不会给发动机的后续运转带来不可接受的影响。但如果打磨去除材料较多,明显堆积在机匣内,或打磨区域较大,打磨切割下块状金属材料,这时就要尽可能取出这些打磨去除的材料,防止给气流通道下游产生污染和损伤。譬如可在打磨头附上粘性物质,把这些多余的材料粘拿出来。

5、还要提醒的时,在打磨修理施工结束后一定要记得对打磨区域进行复核检查,确信满足适航资料的标准要求。

把孔探打磨修理说成是机务维修领域的高危工作一点也不夸张,一点也不亚于医生在手术台上的救死扶伤。得手了,那是妙手回春,避免了下发分解,失手了那将会带来极大的安全影响和经济损失。不管是航空运营人还是维修机构,不管是管理人员还是技术人员,下次你要遇上这项工作,切忌,你得谨慎行事!

(Horson 航空微读)

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