CFM56-7B发动机反推损伤及原因分析

张浩

摘要：反推作为飞机发动机的一部分在降落时起到减速的作用，对缩短降落距离有着显著的效果，反推损伤将对飞行性能和飞行安全造成一定的影响，了解反推系统的原理、构造和常见的损伤及其原因非常重要。本文结合波音公司相关技术文件与实际工作经验，总结反推常见损伤并分析反推损伤产生的原因，便于工作者在实际工作中重点检查常见损伤部位，快速找到损伤对应的维修方法，有效完成工作。

关键词：CFM56-7B；反推；损伤；原因分析

Keywords：CFM56-7B；thrust reverser；damage；cause analysis

1 CFM56-7B反推概述

1.1 反推作用

反推的作用是在飞机降落时给飞机提供反推力，缩短降落距离。CFM56-7B反推大约能缩短26%的降落距离。

1.2 反推原理

发动机工作时，大量气体（高温燃气或空气）以高速度向后喷出，产生与飞机飞行方向一致的推力，推动飞机克服空气阻力飞行。反推装置则是将气体折向发动机前方喷出，产生与飞机飞行方向相反的力即反推力。由于在飞机上很难做到，一般采用折流门挡住排气流使其斜向前喷出，如圖1所示。折流后气流与飞机轴线呈45°夹角，此时反推力相当于发动机正推力的40%左右。

CFM56-7B反推系统使用液压作动筒移动平移罩。每片反推有3根液压作动筒，最上一根为带锁作动筒，下两根为不带锁作动筒，三根作动筒通过两根同步轴连接。反推关闭状态时，气流直接通过外涵道经尾喷喷出，发动机产生正推力。平移罩展开过程中，三根作动筒通过两根同步轴同时推出平移罩移至格栅后面。折流门的连杆允许折流门转动到外涵道中，阻挡外涵道的气流使其流到外面，于是产生反推力。整个过程中格栅不动。

1.3 CFM56-7B反推结构

CFM56-7B反推位于发动机C包皮后，通过上梁与发动机吊架连接。每个发动机有左右两片反推。

CFM56-7B反推是平移罩加格栅式的设计。每个反推（左右两片）有2个平移罩，同时工作而彼此独立。上梁的4 个铰链将每片反推连接到发动机吊架，反推底部通过6 个张力锁扣将两片反推连接在一起。每个反推所含部件如图2所示。

2 CFM56-7B常见损伤及原因分析

2.1 损伤分类

CFM56-7B反推涉及专业广，结构复杂，损伤种类多，大体可分为结构损伤、电气损伤和液压损伤。结构损伤分为金属结构损伤和复合材料结构损伤，电气损伤一般为导线损伤、同步轴锁损伤和电传感器损伤，液压损伤为液压作动筒损伤和液压油管路损伤。

2.2 常见损伤

根据波音公司相关技术文件并结合实际工作总结，CFM56-7B反推有以下常见损伤（括号内数值为损伤出现概率，基于对150台CFM56-7B反推修理历史数据的总结得出）：防火封严条老化（92%）；上梁防火板磨损（87%）；平移罩止动座磨损（90%）；内墙分层和热损伤（90%）；后包皮点腐蚀（98%）；扭力盒防磨条磨损（92%）；上梁2号和3号防振座（铝防振座）电导率超标（95%）；平移罩辅助滑块磨损（79%）；平移罩面板和消音板之间的支撑座拉钉松动（71%）；阻流门减振支座有裂痕（53%）；传感滚轮磨损（58%）；平移罩滑轨整流封严磨损（68%）；克鲁格襟翼导流片磨损（87%）；隔热毯裂纹（93%）；隔热毯烧伤（50%）；隔热毯密封胶脱落（98%）；左侧锁扣梁整流板锁扣槽边缘裂纹（63%）；左侧锁扣梁前部封严块破损（88%）；阻流门连杆座上防磨块丢失（52%）。

2.3 常见损伤原因分析

1）防火封严条老化。封严条为硅胶材质，飞机飞行中反推部件附近温度很高，着陆后反推温度降低，反复的高低温交替容易使封严条老化，同时，封严条因长期处在高压缩状态和高温下会逐渐失去弹性，更易老化。

2）上梁防火板磨损。发动机工作时的振动使反推平移罩前缘和上梁防火板发生摩擦，导致防火板磨损。

3）平移罩止动孔座磨损。平移罩在打开和关闭过程中，格栅后支撑环上平移罩锁销托板螺帽与止动孔座摩擦，同时平移罩在关闭状态时托板螺帽与止动孔座一直处于接触状态，在振动作用下托板螺帽与止动孔座摩擦，导致止动孔座磨损。

4）内墙分层和热损伤。内墙为蜂窝夹心结构，内外蒙皮为碳纤维铺层，蜂窝为非金属蜂窝，飞机在飞行中反推部件附近温度很高，内墙长期处在高温环境且高温气体不能及时排出，使碳钎维铺层之间或碳纤维与蜂窝芯之间的胶老化，导致内墙出现脱胶和分层。碳钎维铺层在长期高温作用下会变脆，导致内墙热损伤。

5）后包皮点腐蚀。后包皮为铝合金板结构，由于发动机工作时吸入的气体中有沙石破坏了后包皮的漆层和表面保护层，在潮湿的大气下铝合金会产生点腐蚀。

6）扭力盒上防磨条磨损。发动机的振动使平移罩和扭力盒摩擦，导致扭力盒上防磨条磨损。

7）上梁2号和3号防振座电导率超标。2号和3号防振座为铝合金材料，当铝合金长时间处于过高温度环境中，其硬度和热处理状态会发生变化，从而导致电导率变化。

8）平移罩上辅助滑块磨损。当平移罩开关过程中受力不均时（如平移罩打开作动筒不同步或安装不正确），辅助滑块与滑轨的接触面积会变小，使辅助滑块局部受力过大，导致辅助滑块磨损。鉴于辅助滑块在滑轨内均匀受力时不容易产生磨损，分析磨损原因可能是设计辅助滑块时未考虑平移罩受力不均的情况。

9）平移罩面板和消音板之间的支撑座上拉钉松动。支撑座为铝合金材质，拉钉头为钢材质，如果拉钉松动未及时发现，在振动作用下通常会导致支撑座上拉钉安装孔的尺寸远远超过可允许范围。

10）阻流门减振支座有裂痕。减振支座为热固性塑料材质，高温和低温交替下会变脆，当阻流门开关时阻流门撞击减振支座导致裂纹产生。

11）传感滚轮磨损。平移罩开关使平移罩接进传感器接顶块撞击滚轮导致。

12）平移罩上滑轨整流封严块磨损。平移罩开关时整流封严块与上下梁摩擦导致。

13）克鲁格襟翼导流片磨损。当反推开关时克鲁格襟翼导流片与前缘缝翼摩擦导致。

14）隔热毯裂纹。反推在关闭状态时，气流进入隔热毯与内墙之间将隔热毯抬起，使隔热毯与发动机多个部件接触，再加上振动，导致隔热毯裂纹。另外，高温会使隔热毯变脆，使裂纹更易产生。

15）隔热毯烧伤。隔热毯外表面为不锈钢面板，外表面侧为发动机高温区域，隔热毯长期处于高温环境中，导致隔热毯烧伤。

3.1 對选材和连接方式的建议

由于发动机区域为高温高振区域，在反推设计制造时，在选材和连接方式等方面应将此因素作为重点考虑因素。

1）高温区域尽量使用钛合金、镍合金等耐高温材料；

2）零部件连接方式尽量避免仅使用粘接（粘接胶长时间处于高温环境中容易老化而导致零部件松脱）；

3）零部件的连接尽量减少采用普通拉铆钉紧固件；

4）发动机附近为高振区域，应尽量避免零部件之间因接触而产生磨损；

5）对高温区域可采用排除热气流或引入冷气流的设计思想。

3.2 对运动部件的建议

由于反推含有运动部件，零部件在运动过程中会因接触、撞击和摩擦而导致损伤和磨损，应将此因素作为设计制造的重点考虑因素。

1）不影响功能的前提下，尽量避免零部件在移动过程与其他零部件接触；

2）采用模块化设计，避免因局部磨损而更换整个部件。对磨损区域进行局部加强，如喷涂碳化钨或耐磨漆等涂层；

3）采用牺牲性设计，牺牲磨损的两者中相对次要的结构，如在滑轨封严和滑轨的磨损中牺牲封严；

4）采用在磨损两者之间引入中间层的设计，使中间层磨损，达到保护零部件本体的目的，如增加防磨块或防磨条；

5）对于面接触的磨损区域，应考虑因安装误差、零部件变形或重力等原因导致接触面变小的情况，尽量在设计制造层面避免。

3.3 对封严条的建议

由于在飞机运行过程中反推内外表面都有高速气流通过，各部件接合处必须采取有效密封措施以防气流泄露，特别是防止发动机附近的热气流进入反推内部。目前最常见的密封方式是采用橡胶材质的封严条密封，这类封严条最常见的损伤是老化（变硬、变脆和失去弹性）和磨损（高温区域多为老化，非高温区域多为磨损）。封严条的损伤是最常见的损伤之一，在设计封严条时也应将老化和磨损作为考虑因素。

1）不影响功能的前提下，尽量使用陶瓷纤维等耐高温能力更强的材料；

2）可采用弹簧封严等密封方式；

3）在封严外表面增加防磨层，如在封严外表包裹一层防磨纤维布；

4）设计时在密封区域预留间隙，避免封严条过度压缩；

5）对局部高温或局部磨损区域采用分离式设计。

4 结论

本文从CFM56-7B反推结构和原理出发，结合实际维修经验，介绍了CFM56-7B发动机反推的常见损伤，对损伤原因进行了分析，提出了反推设计制造的几点建议。从CFM56-7B反推修理历史数据中可知反推损伤重复概率极高，这些损伤大多与反推工作环境和设计有关，对其进行深入分析有利于对维修工作的优化管理和提高工作效率，更好地保证维修质量和飞行安全，提高航空营运人的经济效益。

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