发动机故障引起的民用航空飞行事故分析

发动机故障引起的民用航空飞行事故分析 【题名】发动机故障引起的民用航空飞行事故分析 【作者】张波 【分类号】 【关键词】发动机故障,事故分析,飞行 【文摘】发动机故障是十分复杂和繁多的，轻则引起发动机性能下降，重则会损坏发动机，甚至飞机，诱发飞行事故，危及飞行安全。本文通过对发动机故障和由此引发的事故的分析，总结经验，提出一些建议。希望飞行员从中吸取教训，提高自身素质，减少飞行事故，保证飞行安全。 【正文】毕业论文 发动机故障引起的民用航空 飞行事故分析 9 8 级 运输机驾驶 专业 学生姓名 张 波 学 号 981151 指导老师 周 长 春 中国民航飞行学院 2002年6月 发动机故障引起的民用航空飞行事故分析 摘要:ABSTRACT 发动机故障是十分复杂和繁多的，轻则引起发动机性能下降，重则会损坏发动机，甚至飞机，诱发飞行事故，危及飞行安全。本文通过对发动机故障和由此引发的事故的分析，总结经验，提出一些建议。希望飞行员从中吸取教训，提高自身素质，减少飞行事故，保证飞行安全。 关键词: KEY WORDS 发动机故障 事故分析 飞行 引言: 2002年4月15日上午，当地时间11时23分，中国国际航空公司一架搭载着155名乘客和11名机组人员的波音767客机在韩国釜山附近坠毁。131人遇难，多人受伤。 国航的767飞机 4.15空难中飞机残骸 同年5月7日晚上，北方航空公司一架麦道82飞机，在执行北京飞往大连的6136航班时，于晚上9点40分左右在大连机场附近的大连港海域内坠毁。机上乘客和机组全部殉难。 打捞出来的北航失事MD-82的残骸 连续两起严重的飞行事故，给国家和人民的生命财产带来了重大损失，造成了十分严重的后果，给社会带来了很大的震荡。这些都说明了安全问题在民航系统的重要性，各个公司都把安全作为重中之重，都以周恩来同志的指示“确保安全第一，改善服务工作，争取飞行正常”作为工作的方针。而从现在的形势来看，安全问题不容乐观。本文主要从发动机故障分析入手，结合事故案例，查找事故原因，引发对民航飞行安全问题的思考。从而有效地预防事故，保证飞行安全。 发动机是飞机的“心脏”，对飞机而言，发动机决定其飞行速度、高度、机动性、航程、有效载重、可靠性、经济性和环境适应能力。由于旅客对交通运输快捷、安全、舒适的总要求，飞机要能爬升到11000米左右，因为随着高度的升高，大气温度降低，可提高发动机的工作效率，改善发动机经济性。同时在确保发动机工作效率条件下，尽可能的提高飞行速度，可缩短飞行时间。发动机燃油消耗率越低，发动机工作效率越高，经济性越好，营运成本就越低。所以发动机的性能直接影响着飞机的性能。 早期航空发动机强调以保证性能为主，而现代的航空发动机则提出要满足“三性”的要求，即适应性、可靠性和维修性。这不仅要保证发动机设计中的性能要求，更主要的是要保证发动机在使用中的安全与可靠。现代发动机在“三性”指标的要求下，采取了多种措施，使发动机的故障率明显减小。 航空发动机属于高速旋转机械，处于高转速、高负荷、高应力和高温的环境下工作。发动机又是由许多零件所构成，其本身工作情况以及外场使用环境都十分复杂，使发动机在使用期间容易出现故障。发动机的故障是多发性的、复杂的、严重的，由发动机的零件、部件、系统或整机的不正常和损坏，会造成发动机性能恶化、推力下降、停车、损坏和提前更换等。轻微故障影响发动机和飞机的性能和运转，严重者产生事故，甚至造成机毁人亡的飞行事故。 4.15空难中的飞机发动机 压气机喘振是压气机的一种不稳定工作状态，是由于压气机进口空气流量的骤然减小而引起的气流沿压气机轴向发生低频高振幅的震荡现象。发动机转速低于设计值过多，或高于设计值过多，都能引起发动机的喘振。飞行中，若发动机加速时前推油门过猛，减速时收油门过快;或飞机姿态变化过大，引起侧滑;飞行员拉杆过猛飞机迎角突然变大;进气道积冰时使发动机进气流量减小，而且由于积冰使进气道面不规则，引起进气道气流分离加剧，轻则引起发动机喘振，严重的引起发动机停车。 1994年2月24日英国世界航空公司的一架子爵813飞机在严重的积冰条件下，使压气机进口流场不均，进气道内会发生严重的气流分离，进入发动机的空气流量集聚减小，会造成燃烧室富油燃烧，空气流量进一步减小，发生严重的喘振，导致3台发动机停车。虽然有一台发动机重新启动，飞机还是在左侧两发工作的情况下，在英国尤托克西特附近迫降失事。 此次事故是由于发动机结冰诱发喘振，导致发动机停车引起的。所以在飞行过程中要注意防 止喘振，如操纵油门要柔和不要过猛，操纵飞机要柔和，注意盘舵协调，避免飞机姿态变化过大，尤其避免拉杆过猛。飞行中还要正确使用发动机防冰装置，不要进入已知的结冰区，防止发动机进气道积冰。 飞行中发动机一旦出现喘振，机组应该正确处置，柔和收油门，使发动机转速和油门的位置相匹配;同时密切注意EGT温度，防止发动机超温;必要时顶杆、增速、降低飞行高度，增加进入发动机的空气流量。同时加强发动机点火，防止燃烧室熄火。 除了发动机喘振，发动机机械故障也常常发生，发动机机械故障主要有外物击伤、疲劳损伤。这些故障直接导致的就是发动机损伤而不能正常工作。其中许多故障都是不可逆转的。飞行员一旦处置不当，就会引起非常严重的后果。 下面主要就从这两个方面详细分析故障的成因，容易引起的事故，和避免事故应该采取的措施，一旦发生事故，飞行员应该如何处置。 由于发动机部件工作环境恶劣，暴露于外界，容易受到外来物的冲击。例如鸟冲击、冰雹或风沙的冲击等。外来物的冲击容易导致风扇叶片、压气机一级叶片或整流罩等部件的损伤，从而导致整台发动机故障，诱发飞行事故。 由于现在的发动机涵道比的增加，使发动机的暴露面增大;另外，发动机的空气流量大，被鸟撞击(吸入)的概率也就大。例如波音737-300使用的CFM56-3发动机，仅风扇直径就有1(5米。该发动机迎风面积为1950平方厘米，大大增加了鸟被吸进去的可能性。波音747的发动机JT9D空气流量为320千克,秒;波音767发动机CF6-80C2的空气流量为820千克,秒;波音777发动机GE90的空气流量为1400千克,秒。显然，只要鸟类稍微接近这些发动机，就必然被吸进去。 历史上由于鸟击或外来物冲击引起的发动机故障所导致的事故并不少。1996年1越15日，印度航空公司一架波音747-200飞机在孟买起飞后遭到鸟击，4号发动机停车，机组返回孟买迫降，没有造成人员死亡。 波音747飞机 1995年11月12号，美利坚航空公司一架麦道83飞机，在美国布拉德利国际机场发生事故。飞机在黑暗、阵风、雨等复杂气象环境下实施低空进近，飞机在离跑道入口4.8公里处撞树，发动机吸入碎片。驾驶员试图复飞，由于损坏的发动机动力不足而无法复飞，飞机在接近跑道入口的地方接地，没有造成人员伤亡。 发动机遭外来物冲击，特别是鸟击，由于飞机的活动频繁，鸟类的数量增多而频频发生。防止鸟击就要改变机场及周围环境的自然条件，使其不适合鸟类生存;再就是把鸟类从机场附近吓跑。飞行员在飞行以前要对所飞的航路、机场的环境进行分析，如果有遭遇鸟击的可能，提前做好准备，防止撞鸟。但是这些措施并不能保证完全避免鸟击，一旦遭遇鸟击，要冷静处理，认真判断，使损失减小。而要防止冰雹风沙的冲击，就要求飞行员拥有良好的航空气象知识，不要飞入冰雹区，大风沙区，避免打坏发动机。 许多重大的发动机故障和严重的飞行事故都是因为结构强度不足，在高温、高压、高离心力、高交变负荷下的疲劳断裂所引起的，最主要的就是涡轮叶片的断裂。其结果就是发动机不能正常工作，严重的失去动力，失火，导致重大的飞行事故。 发动机工作在恶劣的环境下，长时间工作会引起部件的疲劳损伤，发动机的涡轮风扇的核心机的转子叶片是工作在高速旋转的状态下的，一旦折断飞离主体，对飞机来说是灾难性的，有可能击穿包容性不合格的发动机内外包皮及附件，甚至击伤机身，除造成发动机失去推力外，极易造成火灾、失压、操纵系统卡阻等。 1996年7月6日，美国达美航空公司一架执行1288航班任务的MD-80飞机，从彭萨科拉机场起飞使由于叶片破碎发生事故。飞机在起飞滑跑时左发动机发出一声剧响，左发叶片破碎， 金属碎片穿透机身，造成2名旅客死亡，4名旅客受伤，飞机在滑行450米后停住，经调查是因为叶片轴上的一条疲劳裂纹导致的。 由于叶片损伤时有发生，防止涡轮叶片断裂，在发动机的设计制造、使用、维护等方面都有措施。制造方面，要采用高强度的耐热合金，改进叶片制作工艺，加强涡轮叶片冷却;使用中，飞行员就要注意监控EGT温度，防止发动机超温，还要防止发动机超转，发动机最大状态连续使用时间不超过值，引气量不要过多。 除了叶片的断裂，其他部件由于疲劳而断裂也可能引起发动机失效，引发事故。譬如:发动机风扇轴套断裂、涡轮轴断裂、启动机脱离飞出、涡轮盘断裂等，都能引起发动机的结构损坏，发动机停车，导致事故发生。 1991年9月2日，西北航一架TU-154飞机执行航班任务，起飞后5分钟，2号发动机火警信号牌亮，第一组灭火装置自动灭火停车，经检查，发现2号发动机的启动机打坏飞出，将发动机的下包皮打出5个洞，外涵道被打破，机匣被打出一个很大的口子。 防止发动机部件断裂引起的事故是要靠多方面来保证的。首先要公司有良好的#管理#，对飞行员严格要求。其次，机务的维修和维护对发动机故障的发生也有很大影响。再就是飞行员自身，要有良好的知识体系，良好的飞行作风。执行任务时要重视飞行前的检查，一旦发现隐情，能够及时的告知机务来维修。而一旦遇到此类事故，就要求飞行员掌握处置方法和原则，严格执行检查单和应急程序。这就要求我们要拥有良好的理论知识，优秀的飞行技术。对发动机的结构有清晰的认识，故障的原因，处置的方法都要清楚，对应急飞行程序要熟练，这样才能在飞行过程中保证飞行安全，遇到故障才能正确处置，减小损失。 除了发动机部件的疲劳损伤，发动机系统故障也会引发飞行事故。发动机是多个系统协调工作的，其中有滑油系统，燃油系统，防火系统、启动系统等。其中任一个系统发生故障，都会导致发动机不能正常工作。燃油系统一旦失效，直接导致的是不能供给燃烧室燃油，发动机不能工作，飞机也就失去动力。而滑油系统如果出现故障，发动机的散热，润滑得不到保证，也会引起发动机的损坏。所以说，任何一个系统出现故障都会对飞行安全产生巨大影响。 CFM56-7发动机及其附件系统 1994年5月26日，英国航空公司一架协和式飞机，在美国纽约肯尼迪机场发生事故，飞机在下降高度时3号发动机因为油量太少和油压太低而停车，随后在五边进近时，2号发动机显示低油压，着陆时2号发动机停车。 1997年4月17日，香港港龙航空公司一架空客A330飞机在从香港飞往上海的巡航飞行中，阻塞的过滤器导致滑油压力下降，造成发动机空中停车。 空客A330飞机 1996年9月25日，荷兰一架DC-3飞机发动机故障，但由于滑油泄漏，驾驶员不能顺桨，飞机失去控制，坠毁在海里。 1995年8月21日，美国大西洋东南航空公司一架EMB飞机，在飞行途中，左螺旋桨部分叶片脱落，损坏的螺旋桨不能顺桨，飞机保持不了高度，机组决定迫降，在迫降中机翼撞树，飞机烧毁。 自动油门故障经常导致飞机不对称推力，也非常容易引起飞行事故。例如:1995年3月31日，罗马尼亚航空公司一架空客A310-300飞机起飞后不久，在爬升阶段，驾驶员按开始操纵飞机左转弯，但自动油门在接通状态，飞机在转弯过程中坠地失事。据调查，飞机是在起飞向爬升过度时，机组把油门改为自动油门，当左发降到慢车时，右发操作杆却被卡在起飞位，而机组对此产生的不对称力没有采取任何措施。 1992年南方航空公司B737在桂林机场进近过程中,由于右发动机自动油门不能随动,致使左 右发推力不平衡,飞机产生右滚转,机组未及时发现,反而采取了错误操纵动作;突然向右猛压杆,猛拉机头,导致飞机加速滚转并进入倒飞俯冲状态而撞山失事。机上乘客133人，机组8人，全部遇难。 导致这些事故的根本原因就是发动机部件的故障或失效，但有些事例是由于飞行员没有采取有效的措施，导致了更严重的后果。大部分是发生的发动机不可逆转的故障，飞行员要遇到此类事件，就要求飞行人员对飞机发动机的各个部件的工作和常见故障非常熟悉，了解发生故障的机理，只有对故障的原因有了清楚的认识，才能在飞行中注意，避免发生故障，而一旦发生以后，能够对故障做到心中有数，知道如何处置，使损失降到最低。 结论: 发动机故障对飞行影响非常大，发动机部分失效或全部失效对飞行员来说就是面临对自己素质的考验，这就要求飞行员在理论学习阶段要对飞机的各个部件，各个系统要了解，清楚故障发生的机理，只有这样才能有效的避免发生故障，而发生故障后，能够正确及时的处理，才能使损失尽量减小。 发动机有一些不可逆转的故障一旦发生，会导致发动机失去动力，也就意味着飞行员面对特情了。飞行中一旦出现了这些特情，就要求飞行员要拥有良好的特情处理能力，化险为夷，即使在非人力可逆转的情况下，也能将损失减至最小。特情处理也是对飞行员的一次多素质的考验。对特情的处置概括起来可以分为:及时发现故障，正确判断故障原因，明确分工、紧密协作，正确的程序和操纵动作及正确的处理。 综上所述，就要求现代优秀飞行员首先要有安全第一的思想，还要有现代化的素质，不是仅仅提高处理特情的能力，还要提高自己各方面的综合能力。飞行员应该拥有六个素质:优良的政治作风，严格的组织纪律，严谨的飞行作风，宽厚的现代科学文化和航空理论，精湛的飞行驾驶技术，强健的身心。还要拥有七种能力:航空法规和标准的理解能力，飞机性能的驾御能力，飞机系统的操纵能力，驾驶舱资源管理能力，航行能力，飞行营运能力和外语能力。最后还要纠正一些不良表现:安全意识淡薄，工作马虎，飞行随意性大，不按程序飞行不按规章操作，心理素质差，依赖性强，反映迟钝，基础理论不扎实，知识面窄，飞行技术不过硬等。 作为飞行员要按国家和公司的标准经常对照检查自己，找出差距，努力学习，刻苦训练，不断提高自己的全面素质和能力，为公司保证安全、提高质量、增加效益作出贡献。 特别感谢:发动机教研室周长春老师在写作过程中给予的帮助和指导。 参考文献: 《航空发动机典型故障分析》 宋兆泓 北京航空航天大学出版社 《世界航空安全与事故分析》 祁元福 等 中国民航出版社 《民用航空安全培训》 民航总局