CFM56-7B发动机防冰系统浅析

屈桥QU Qiao

（国航工程技术分公司重庆维修基地，重庆401120）

0 引言

发动机结冰是飞机防冰系统的重要组成部分，同时该系统也是故障多发系统，正确认识发动机结冰对飞行的危害，防止发动机结冰，及时排除防冰系统故障，以确保飞机的安全运行，是各航空公司共同关注的问题。

1 发动机结冰形成的原因及危害

发动机结冰多发生在混合云中，因为在这些云层中存在温度低于0度但仍未冻结的液态水-过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，当其受到发动机前缘的撞击扰动时便会迅速冻结从而形成冰。发动机容易结冰的部件主要有：发动机进气道前缘及内壁、发动机整流罩、整流锥等。当发动机发生结冰时，它不仅直接导致进气道气动外型的破坏，降低发动机推力，增大飞行负载，还可能会造成压气机的机械损伤，严重时甚至导致整台发动机的破坏，直接引发飞行事故。因此，为了保证飞行安全，发动机防冰十分重要。

2 发动机防冰系统

2.1 发动机防冰系统的工作原理

波音737NG（CFM56-7B）飞机发动机采用热空气加温进行防冰。其工作原理如图1所示。

图1 发动机进气道防冰系统示意图

当系统工作时，进气道防冰活门打开，从发动机引气系统传来的热空气沿着防冰管路，经防冰活门流入进气道前缘整流罩的空腔内，对进气道进行加温。然后经进气道前缘底部的排气活门排出机外。整个过程中，进气道防冰压力电门对防冰活门下游的热空气压力进行监控，并视情况做出响应以提醒驾驶舱内人员采取合理的处置措施。

2.2 防冰系统部件简介

2.2.1 进气道防冰活门 进气道防冰活门用于控制进入进气道的热空气流量，限制下游管道压力不高于50psi，活门为电控气动的蝶形活门，并且在本体上有机械式的活门位置指示。其工作原理如图2所示。

图2 进气道防冰活门工作原理

当系统不工作时，活门由弹簧加载在关闭位；当电磁阀通电后，上游管道的压力进入活门内部调节器，经调节后的压力进入作动器上部腔室，克服弹簧阻力从而使活门打开，并对下游管道压力进行限制。同时，当活门处于打开（或关闭）状态时，会接通相应的打开（或关闭）位置电门用以向驾驶舱反馈活门的位置状态。

2.2.2 进气道防冰压力电门 压力电门用于监控防冰活门下游管路的气体压力。当下游出现超压（＞65psi）后，压力电门会接通驾驶舱内P5-11面板上琥珀色的COWL ANTI-ICE故障指示灯。

2.2.3 驾驶舱内部件 ①发动机防冰（ENG ANTIICE）接通电门，用以控制发动机防冰系统控制电路的通断，位于防冰控制面板P5-11上。②进气道防冰活门打开（COWL VALVE OPEN）位置指示灯，用以向驾驶舱人员提供防冰活门的位置指示，位于防冰控制面板P5-11上，包括以下三种状态：1）熄灭—电门处于OFF位，且活门处于关闭位；2）暗亮—电门处于ON位，且活门处于打开位；3）明亮—电门位置与活门位置不一致，或活门处于转换过程中。③压力指示（TAI），显示于中央上DU，包括以下两种状态：1）绿色—电门处于ON位，且活门处于打开位；2）琥珀色—电门位置与活门位置不一致信息超过8秒钟。

2.3 发动机防冰系统常见故障分析及航线处置方法

2.3.1 琥珀色的COWL ANTI-ICE故障指示灯亮 主要发生在发动机大功率工作时，且机组经常反映在收油门后故障消失。该故障多为防冰活门故障所致，对此，可以对压力电门S806以及系统线路进行量线检查，通过排除法加以判断。该故障广泛反映于世界机队，经查阅波音737NG-FTD-30-01005 和 737NG-FTD-30-06001，Honeywell生产的件号为3215618-2/-3的防冰活门，在发动机高引气压力不稳定气动力作用下，活门内部基准压力调节器和轴承等在3000-4000飞行小时后会出现过度磨损，从而导致活门调压失效。为此，波音公司先后发布了SL-737-30-017和SL-737-30-019-A，建议航空公司对防冰活门进行送修改进升级为3215618-4/-5，同时，波音在维护手册AMM 30-21-11/701中提供了对最新构型防冰活门3215618-5进行在位清洁的维护程序，以提高活门的可靠性。

2.3.2 琥珀色TAI指示 该故障常伴随着COWL VALVE OPEN灯明亮状态。经咨询部件修理厂家，活门内部污染和轴承锈蚀是造成故障的常见原因之一。防冰活门在气路较脏及高温环境等恶劣条件下长期工作，便会引起内部轴承转动干涩、蝶型叶片卡阻等，进而导致活门无法打开到工作位置或者完全无法打开。

2.3.3 故障处置 经查阅，机组飞行操作手册中规定，当出现“COWL ANTI-ICE”灯亮时，要求机组先收油门检查灯是否熄灭，如果熄灭可以继续正常飞行；如果灯仍然点亮，则需按照MEL对故障进行保留放行，并在适当的时机对活门进行更换以彻底排除故障。

3 总结

据国航工程技术分公司故障信息网统计，仅2013年整个737NG机队反映发动机防冰系统故障62起，其中因防冰活门故障所致49起，约占总量的79%。因此，除了在航线运行过程中快速地判断、处理此类故障，如何通过大量有效的可靠性数据分析，寻求经济效益与成本控制的平衡点，在适当的时机对防冰活门进行定期送修更换以减少航线运行的压力，以及对防冰活门进行进一步的性能改进，是未来需要航空公司和制造厂家进一步思考的问题。

[1]Boeing 737-600/700/800/900 AMM,Part I,SDS D633A101-BEJ FEB 15/2014.

[2]Boeing Fleet Team Digest 737NG-FTD-30-01005.

[3]Boeing Fleet Team Digest 737NG-FTD-30-06001.