工业内窥镜在民用航空发动机维修中的应用

刘震雄

摘 要 文章主要介绍工业内窥镜检测技术在航空发动机维修中的应用。针对CFM56型发动机，使用工业内窥镜检查了压气机叶片、燃烧室、涡轮叶片等部件的损伤和裂纹，并结合发动机手册对发动机部件是否满足适航要求进行判断。

关键词 航空发动机；维修；内窥镜

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0100-02

航空发动机是民航客机的动力来源，其直接影响客机的安全性。航空发动机的工作条件相当严苛，通常要面对1700摄氏度以上的高温，每分钟3000到5000转的旋转速度，由此将产生具有破坏力等级的离心力。在航空发动机的使用过程中，故障频发于轴流式压气机、燃烧室和涡轮等几大核心部件处，同时故障往往产生在发动机的内部，从外观很难发现损坏的具体位置，如果将发动机全部拆开，将大大降低客机的运营效率，对航空公司产生巨大的损失。

针对航空发动机维修的特殊性，目前主要使用工业内窥镜检查技术。机务员借助工业内窥镜，对发动机的内部部件进行检查，及时发现存在的伤情，评估发动机的性能状态。

1 内窥镜检查的特点

内窥镜检测技术可以将检测点处的缺陷以清晰、高分辨率的完整、彩色图像传送回来，并可以对图像进行增强、分析和存储。在使用工业内窥镜时，根据实际情况，需考虑以下因素：首先是检查孔的尺寸大小，它会限制内窥镜镜管的直径大小；其次是检查位置的接近路径，复杂路径需选择柔性内窥镜而直线路径则可以选择刚性内窥镜；再者检查缺陷的大小，检查点光线等都会影响图像的采集。

2 内窥镜技术在航空发动机上的应用

使用工业内窥镜对航空发动机进行故障检查所应用的技术相对其他检测技术而言比较简单，它应用内窥镜探头将发动机内部的图像传输到外部显示器上，机务人员通过经验和发动机维修手册标准进行故障判断，决定发动机是否满足适航要求。下文针对目前在波音737型客机上使用最广的发动机CFM56-7B为例，讲述如何使用工业内窥镜对航空发动机进行故障诊断

检查。

1）进行内窥镜检查前的预备工作。航空发动机属于高温部件，在实施内窥镜检查工作之前，要首先完成以下准备工作：对刚降落的客机或者试车后的发动机进行检查，必须确保发动机的压气机、燃烧室和涡轮完全冷却，防止高温对内窥镜探头造成损坏，同时防止对机务人员造成伤害；在实施内窥镜检查前，采用温度计发动机内部温度测量，当温度低于80℃时开始进行检查；拆下需要检查部分的孔探口密封盖，注意对密封盖进行位置编号防止密封盖混淆。

2）检查低压级风扇叶片。一般而言，风扇属于低压压气机的第一级，位于发动机的最前端。在目视范围内，使用手电筒进行目视检查，风扇叶片在尺寸上相对比较大，检查的重点侧重于风扇叶片的前缘和根部，观察是否存在凹坑和侵蚀现象，同时转动风扇叶片确保在整个圆周范围内叶片和机匣之间存在足够的叶顶间隙。然后用规定标记方式标记叶片。随后，使用工业内窥镜探头检查风扇叶片的后缘，将探头放在第一级转子叶片的前缘，缓慢转动风扇叶片，依次检查整个风扇部分。

3）检查压气机。检查压气机时，需要两名机务人员的配合，一位进行内窥镜检查，另一位以适当的速度转动压气机，在检查时对检查过的叶片进行标示，确保每一级的每一个叶片都被检查。图1为内窥镜检查的压气机叶片图像，从图中可以清晰的看到叶片都存在明显的残缺，图1（a）中，叶片受到外来物打击，损伤相当严重，依据发动机手册中的要求，必须采取更换发动机的促使以确保飞行安全；而图1（b）中，叶片损伤相对不严重，可继续使用。

4）检查燃烧室部件。在对燃烧室进行检查时，将内窥镜探头伸入燃烧室内部，因燃烧室无法旋转，因此为确保检查到整个燃烧室，必须将探头旋转一周，依次检查燃烧室的各个部件，诸如火焰筒表面，燃烧室头部旋流器，点火电嘴，燃油雾化器等等。如发现损伤，则必须拆下燃烧室的所有孔探堵头和点火嘴深入检查。图2为燃烧室的检查结果图，在图中反映出燃烧室头部有烧蚀现象，主要是由于供油量突然增大，造成温度突然急剧升高所造成的。要判断是否满足适航要求，必须对内部进一步进行检查。

5）检查涡轮部件。涡轮的第一级导向叶片位于燃烧室出口，接触温度有可能高达2000摄氏度，其发生故障的可能性远高于其他涡轮部件，因此必须使用内窥镜对其进行检查是否存在严重的烧蚀现象。检查完导向器叶片后再对涡轮转子叶片进行检测。在进行检查时，转动涡轮转子，机务人员不断的提起和插入内窥镜探头，180度来回转动探头检查每一个转子叶片。当需要检查涡轮盘和涡轮叶片的叶根部位时，需要将整个内窥镜探头伸入以便进行检查。以上检查步骤是检查涡轮部件的简化程序，当对发动机进行正式检查时，一定要遵照CFM56-7维护手册中步骤进行检查。图3和图4分别为损伤的涡轮导向叶片和涡轮转子叶片。在图3中，涡轮导向叶片的前缘发生了烧蚀现象，主要是其长时间接触燃烧室出来的高温高压燃气的冲击造成，叶片的气膜冷却没能很好的保护叶片，有可能气膜孔发生了堵塞导致没有足够的冷却空气出流。在图4（b）中，涡轮叶片发生了裂纹现象，根据图中裂纹的长度和走向，结合手册判读其是否符合适航要求。造成涡轮叶片裂纹的原因主要由于叶片受到强大的离心力的作用和高温燃气的冲击，造成叶片金属晶键之间发生断裂，受蠕变作用慢慢扩大。

3 总结

内窥镜检测方法可以在不拆解发动机的条件下对发动机进行维修诊断，提高客机的使用效率，节约时间。内窥镜检测技术由于其便利性应用范围广泛，不仅适用于发动机内部结构的故障检查，对于客机的其他损伤部位也可以使用，诸如客机燃油系统内部腐蚀程度的检查，起落架液压系统磨损件的检查，客机电子舱中狭窄区域导线的安装固定。对于通用航空器，可以使用内窥镜技术检查活塞发动机的机匣和汽缸内部。

目前，机务人员在获取了探测部位的图像之后，必须查阅相关发动机型号手册，根据手册对于发动机损伤部位的描述，判断损伤部件是否需要更换或换发或者凭借检测人员多年的经验做出判断。这一过程通常需要比较长的查阅、判断时间，影响了客机的有效运营时间。随着可视化系统的发展以及云计算、云存储的出现，可以根据内窥镜检测技术的应用特点，航空公司可以建立可以共享的内窥镜数据系统，该系统可以根据检测人员上传的孔探图像，依据系统数据和各类发动机手册信息自动做出判断，并将信息同时传输到航空公司零件库房，提高更换零件的快速性。该数据库也可以提供各种检测案例用于检测人员的培训和提高。建立该平台需要投入一部分资金，但可以缩短检测时间，提高效率，对航空公司而言，这又可以减少费用的支出。

工业内窥镜检测技术能及时准确的发现航空发动机内部存在的各类故障和损伤。随着工业内窥镜技术的不断发展提高，各种先进、高清晰度的显示器和探头应用，能使航空发动机的运行得到更好的保障，使客机运行效率更高，飞行更加安全。

参考文献

[1]于辉.孔探技术及其在航空发动机维修中的应用[J].南京航空航天大学民航学院.

[2]张勇.孔探工作在发动机维护中的重要性[J].南方航空北方公司维修厂.

[3]范海清.孔探检测经验汇编[J].中国深圳航空公司机务工程部.

[4]董务江.内窥检测技术在民用航空器中的应用[J].无损探伤.

[5]文修.航空涡轮发动机工作能力的诊断与恢复[J].航空工程与维修.

[6]XLG3? 系列工业视频内窥镜系列手册[M].美国韦林公司.

[7]B737NG AMM手册72-00-00[M].美国波音公司.endprint

摘 要 文章主要介绍工业内窥镜检测技术在航空发动机维修中的应用。针对CFM56型发动机，使用工业内窥镜检查了压气机叶片、燃烧室、涡轮叶片等部件的损伤和裂纹，并结合发动机手册对发动机部件是否满足适航要求进行判断。

关键词 航空发动机；维修；内窥镜

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0100-02

航空发动机是民航客机的动力来源，其直接影响客机的安全性。航空发动机的工作条件相当严苛，通常要面对1700摄氏度以上的高温，每分钟3000到5000转的旋转速度，由此将产生具有破坏力等级的离心力。在航空发动机的使用过程中，故障频发于轴流式压气机、燃烧室和涡轮等几大核心部件处，同时故障往往产生在发动机的内部，从外观很难发现损坏的具体位置，如果将发动机全部拆开，将大大降低客机的运营效率，对航空公司产生巨大的损失。

针对航空发动机维修的特殊性，目前主要使用工业内窥镜检查技术。机务员借助工业内窥镜，对发动机的内部部件进行检查，及时发现存在的伤情，评估发动机的性能状态。

1 内窥镜检查的特点

内窥镜检测技术可以将检测点处的缺陷以清晰、高分辨率的完整、彩色图像传送回来，并可以对图像进行增强、分析和存储。在使用工业内窥镜时，根据实际情况，需考虑以下因素：首先是检查孔的尺寸大小，它会限制内窥镜镜管的直径大小；其次是检查位置的接近路径，复杂路径需选择柔性内窥镜而直线路径则可以选择刚性内窥镜；再者检查缺陷的大小，检查点光线等都会影响图像的采集。

2 内窥镜技术在航空发动机上的应用

使用工业内窥镜对航空发动机进行故障检查所应用的技术相对其他检测技术而言比较简单，它应用内窥镜探头将发动机内部的图像传输到外部显示器上，机务人员通过经验和发动机维修手册标准进行故障判断，决定发动机是否满足适航要求。下文针对目前在波音737型客机上使用最广的发动机CFM56-7B为例，讲述如何使用工业内窥镜对航空发动机进行故障诊断

检查。

1）进行内窥镜检查前的预备工作。航空发动机属于高温部件，在实施内窥镜检查工作之前，要首先完成以下准备工作：对刚降落的客机或者试车后的发动机进行检查，必须确保发动机的压气机、燃烧室和涡轮完全冷却，防止高温对内窥镜探头造成损坏，同时防止对机务人员造成伤害；在实施内窥镜检查前，采用温度计发动机内部温度测量，当温度低于80℃时开始进行检查；拆下需要检查部分的孔探口密封盖，注意对密封盖进行位置编号防止密封盖混淆。

2）检查低压级风扇叶片。一般而言，风扇属于低压压气机的第一级，位于发动机的最前端。在目视范围内，使用手电筒进行目视检查，风扇叶片在尺寸上相对比较大，检查的重点侧重于风扇叶片的前缘和根部，观察是否存在凹坑和侵蚀现象，同时转动风扇叶片确保在整个圆周范围内叶片和机匣之间存在足够的叶顶间隙。然后用规定标记方式标记叶片。随后，使用工业内窥镜探头检查风扇叶片的后缘，将探头放在第一级转子叶片的前缘，缓慢转动风扇叶片，依次检查整个风扇部分。

3）检查压气机。检查压气机时，需要两名机务人员的配合，一位进行内窥镜检查，另一位以适当的速度转动压气机，在检查时对检查过的叶片进行标示，确保每一级的每一个叶片都被检查。图1为内窥镜检查的压气机叶片图像，从图中可以清晰的看到叶片都存在明显的残缺，图1（a）中，叶片受到外来物打击，损伤相当严重，依据发动机手册中的要求，必须采取更换发动机的促使以确保飞行安全；而图1（b）中，叶片损伤相对不严重，可继续使用。

4）检查燃烧室部件。在对燃烧室进行检查时，将内窥镜探头伸入燃烧室内部，因燃烧室无法旋转，因此为确保检查到整个燃烧室，必须将探头旋转一周，依次检查燃烧室的各个部件，诸如火焰筒表面，燃烧室头部旋流器，点火电嘴，燃油雾化器等等。如发现损伤，则必须拆下燃烧室的所有孔探堵头和点火嘴深入检查。图2为燃烧室的检查结果图，在图中反映出燃烧室头部有烧蚀现象，主要是由于供油量突然增大，造成温度突然急剧升高所造成的。要判断是否满足适航要求，必须对内部进一步进行检查。

5）检查涡轮部件。涡轮的第一级导向叶片位于燃烧室出口，接触温度有可能高达2000摄氏度，其发生故障的可能性远高于其他涡轮部件，因此必须使用内窥镜对其进行检查是否存在严重的烧蚀现象。检查完导向器叶片后再对涡轮转子叶片进行检测。在进行检查时，转动涡轮转子，机务人员不断的提起和插入内窥镜探头，180度来回转动探头检查每一个转子叶片。当需要检查涡轮盘和涡轮叶片的叶根部位时，需要将整个内窥镜探头伸入以便进行检查。以上检查步骤是检查涡轮部件的简化程序，当对发动机进行正式检查时，一定要遵照CFM56-7维护手册中步骤进行检查。图3和图4分别为损伤的涡轮导向叶片和涡轮转子叶片。在图3中，涡轮导向叶片的前缘发生了烧蚀现象，主要是其长时间接触燃烧室出来的高温高压燃气的冲击造成，叶片的气膜冷却没能很好的保护叶片，有可能气膜孔发生了堵塞导致没有足够的冷却空气出流。在图4（b）中，涡轮叶片发生了裂纹现象，根据图中裂纹的长度和走向，结合手册判读其是否符合适航要求。造成涡轮叶片裂纹的原因主要由于叶片受到强大的离心力的作用和高温燃气的冲击，造成叶片金属晶键之间发生断裂，受蠕变作用慢慢扩大。

3 总结

内窥镜检测方法可以在不拆解发动机的条件下对发动机进行维修诊断，提高客机的使用效率，节约时间。内窥镜检测技术由于其便利性应用范围广泛，不仅适用于发动机内部结构的故障检查，对于客机的其他损伤部位也可以使用，诸如客机燃油系统内部腐蚀程度的检查，起落架液压系统磨损件的检查，客机电子舱中狭窄区域导线的安装固定。对于通用航空器，可以使用内窥镜技术检查活塞发动机的机匣和汽缸内部。

目前，机务人员在获取了探测部位的图像之后，必须查阅相关发动机型号手册，根据手册对于发动机损伤部位的描述，判断损伤部件是否需要更换或换发或者凭借检测人员多年的经验做出判断。这一过程通常需要比较长的查阅、判断时间，影响了客机的有效运营时间。随着可视化系统的发展以及云计算、云存储的出现，可以根据内窥镜检测技术的应用特点，航空公司可以建立可以共享的内窥镜数据系统，该系统可以根据检测人员上传的孔探图像，依据系统数据和各类发动机手册信息自动做出判断，并将信息同时传输到航空公司零件库房，提高更换零件的快速性。该数据库也可以提供各种检测案例用于检测人员的培训和提高。建立该平台需要投入一部分资金，但可以缩短检测时间，提高效率，对航空公司而言，这又可以减少费用的支出。

工业内窥镜检测技术能及时准确的发现航空发动机内部存在的各类故障和损伤。随着工业内窥镜技术的不断发展提高，各种先进、高清晰度的显示器和探头应用，能使航空发动机的运行得到更好的保障，使客机运行效率更高，飞行更加安全。

参考文献

[1]于辉.孔探技术及其在航空发动机维修中的应用[J].南京航空航天大学民航学院.

[2]张勇.孔探工作在发动机维护中的重要性[J].南方航空北方公司维修厂.

[3]范海清.孔探检测经验汇编[J].中国深圳航空公司机务工程部.

[4]董务江.内窥检测技术在民用航空器中的应用[J].无损探伤.

[5]文修.航空涡轮发动机工作能力的诊断与恢复[J].航空工程与维修.

[6]XLG3? 系列工业视频内窥镜系列手册[M].美国韦林公司.

[7]B737NG AMM手册72-00-00[M].美国波音公司.endprint

摘 要 文章主要介绍工业内窥镜检测技术在航空发动机维修中的应用。针对CFM56型发动机，使用工业内窥镜检查了压气机叶片、燃烧室、涡轮叶片等部件的损伤和裂纹，并结合发动机手册对发动机部件是否满足适航要求进行判断。

关键词 航空发动机；维修；内窥镜

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0100-02

航空发动机是民航客机的动力来源，其直接影响客机的安全性。航空发动机的工作条件相当严苛，通常要面对1700摄氏度以上的高温，每分钟3000到5000转的旋转速度，由此将产生具有破坏力等级的离心力。在航空发动机的使用过程中，故障频发于轴流式压气机、燃烧室和涡轮等几大核心部件处，同时故障往往产生在发动机的内部，从外观很难发现损坏的具体位置，如果将发动机全部拆开，将大大降低客机的运营效率，对航空公司产生巨大的损失。

针对航空发动机维修的特殊性，目前主要使用工业内窥镜检查技术。机务员借助工业内窥镜，对发动机的内部部件进行检查，及时发现存在的伤情，评估发动机的性能状态。

1 内窥镜检查的特点

内窥镜检测技术可以将检测点处的缺陷以清晰、高分辨率的完整、彩色图像传送回来，并可以对图像进行增强、分析和存储。在使用工业内窥镜时，根据实际情况，需考虑以下因素：首先是检查孔的尺寸大小，它会限制内窥镜镜管的直径大小；其次是检查位置的接近路径，复杂路径需选择柔性内窥镜而直线路径则可以选择刚性内窥镜；再者检查缺陷的大小，检查点光线等都会影响图像的采集。

2 内窥镜技术在航空发动机上的应用

使用工业内窥镜对航空发动机进行故障检查所应用的技术相对其他检测技术而言比较简单，它应用内窥镜探头将发动机内部的图像传输到外部显示器上，机务人员通过经验和发动机维修手册标准进行故障判断，决定发动机是否满足适航要求。下文针对目前在波音737型客机上使用最广的发动机CFM56-7B为例，讲述如何使用工业内窥镜对航空发动机进行故障诊断

检查。

1）进行内窥镜检查前的预备工作。航空发动机属于高温部件，在实施内窥镜检查工作之前，要首先完成以下准备工作：对刚降落的客机或者试车后的发动机进行检查，必须确保发动机的压气机、燃烧室和涡轮完全冷却，防止高温对内窥镜探头造成损坏，同时防止对机务人员造成伤害；在实施内窥镜检查前，采用温度计发动机内部温度测量，当温度低于80℃时开始进行检查；拆下需要检查部分的孔探口密封盖，注意对密封盖进行位置编号防止密封盖混淆。

2）检查低压级风扇叶片。一般而言，风扇属于低压压气机的第一级，位于发动机的最前端。在目视范围内，使用手电筒进行目视检查，风扇叶片在尺寸上相对比较大，检查的重点侧重于风扇叶片的前缘和根部，观察是否存在凹坑和侵蚀现象，同时转动风扇叶片确保在整个圆周范围内叶片和机匣之间存在足够的叶顶间隙。然后用规定标记方式标记叶片。随后，使用工业内窥镜探头检查风扇叶片的后缘，将探头放在第一级转子叶片的前缘，缓慢转动风扇叶片，依次检查整个风扇部分。

3）检查压气机。检查压气机时，需要两名机务人员的配合，一位进行内窥镜检查，另一位以适当的速度转动压气机，在检查时对检查过的叶片进行标示，确保每一级的每一个叶片都被检查。图1为内窥镜检查的压气机叶片图像，从图中可以清晰的看到叶片都存在明显的残缺，图1（a）中，叶片受到外来物打击，损伤相当严重，依据发动机手册中的要求，必须采取更换发动机的促使以确保飞行安全；而图1（b）中，叶片损伤相对不严重，可继续使用。

4）检查燃烧室部件。在对燃烧室进行检查时，将内窥镜探头伸入燃烧室内部，因燃烧室无法旋转，因此为确保检查到整个燃烧室，必须将探头旋转一周，依次检查燃烧室的各个部件，诸如火焰筒表面，燃烧室头部旋流器，点火电嘴，燃油雾化器等等。如发现损伤，则必须拆下燃烧室的所有孔探堵头和点火嘴深入检查。图2为燃烧室的检查结果图，在图中反映出燃烧室头部有烧蚀现象，主要是由于供油量突然增大，造成温度突然急剧升高所造成的。要判断是否满足适航要求，必须对内部进一步进行检查。

5）检查涡轮部件。涡轮的第一级导向叶片位于燃烧室出口，接触温度有可能高达2000摄氏度，其发生故障的可能性远高于其他涡轮部件，因此必须使用内窥镜对其进行检查是否存在严重的烧蚀现象。检查完导向器叶片后再对涡轮转子叶片进行检测。在进行检查时，转动涡轮转子，机务人员不断的提起和插入内窥镜探头，180度来回转动探头检查每一个转子叶片。当需要检查涡轮盘和涡轮叶片的叶根部位时，需要将整个内窥镜探头伸入以便进行检查。以上检查步骤是检查涡轮部件的简化程序，当对发动机进行正式检查时，一定要遵照CFM56-7维护手册中步骤进行检查。图3和图4分别为损伤的涡轮导向叶片和涡轮转子叶片。在图3中，涡轮导向叶片的前缘发生了烧蚀现象，主要是其长时间接触燃烧室出来的高温高压燃气的冲击造成，叶片的气膜冷却没能很好的保护叶片，有可能气膜孔发生了堵塞导致没有足够的冷却空气出流。在图4（b）中，涡轮叶片发生了裂纹现象，根据图中裂纹的长度和走向，结合手册判读其是否符合适航要求。造成涡轮叶片裂纹的原因主要由于叶片受到强大的离心力的作用和高温燃气的冲击，造成叶片金属晶键之间发生断裂，受蠕变作用慢慢扩大。

3 总结

内窥镜检测方法可以在不拆解发动机的条件下对发动机进行维修诊断，提高客机的使用效率，节约时间。内窥镜检测技术由于其便利性应用范围广泛，不仅适用于发动机内部结构的故障检查，对于客机的其他损伤部位也可以使用，诸如客机燃油系统内部腐蚀程度的检查，起落架液压系统磨损件的检查，客机电子舱中狭窄区域导线的安装固定。对于通用航空器，可以使用内窥镜技术检查活塞发动机的机匣和汽缸内部。

目前，机务人员在获取了探测部位的图像之后，必须查阅相关发动机型号手册，根据手册对于发动机损伤部位的描述，判断损伤部件是否需要更换或换发或者凭借检测人员多年的经验做出判断。这一过程通常需要比较长的查阅、判断时间，影响了客机的有效运营时间。随着可视化系统的发展以及云计算、云存储的出现，可以根据内窥镜检测技术的应用特点，航空公司可以建立可以共享的内窥镜数据系统，该系统可以根据检测人员上传的孔探图像，依据系统数据和各类发动机手册信息自动做出判断，并将信息同时传输到航空公司零件库房，提高更换零件的快速性。该数据库也可以提供各种检测案例用于检测人员的培训和提高。建立该平台需要投入一部分资金，但可以缩短检测时间，提高效率，对航空公司而言，这又可以减少费用的支出。

工业内窥镜检测技术能及时准确的发现航空发动机内部存在的各类故障和损伤。随着工业内窥镜技术的不断发展提高，各种先进、高清晰度的显示器和探头应用，能使航空发动机的运行得到更好的保障，使客机运行效率更高，飞行更加安全。

参考文献

[1]于辉.孔探技术及其在航空发动机维修中的应用[J].南京航空航天大学民航学院.

[2]张勇.孔探工作在发动机维护中的重要性[J].南方航空北方公司维修厂.

[3]范海清.孔探检测经验汇编[J].中国深圳航空公司机务工程部.

[4]董务江.内窥检测技术在民用航空器中的应用[J].无损探伤.

[5]文修.航空涡轮发动机工作能力的诊断与恢复[J].航空工程与维修.

[6]XLG3? 系列工业视频内窥镜系列手册[M].美国韦林公司.

[7]B737NG AMM手册72-00-00[M].美国波音公司.endprint