今天小編和大家聊聊航空發(fā)動機清洗，航空發(fā)動機顧名思義就是安裝在飛機上的發(fā)動機，咳咳，這個解釋多少有點外行了，重來。航空發(fā)動機為飛行提供動力源，是飛機重要的組成部分，被稱為飛機的“心臟”，是人類在工業(yè)發(fā)展過程中創(chuàng)造出來的最為精密和復雜的藝術(shù)品，被稱為“現(xiàn)代工業(yè)之花”，航空發(fā)動機的發(fā)展水平甚至被用來衡量一個國家的工業(yè)和科技水平。

航空發(fā)動機實物圖

說完了航空發(fā)動機，讓我們來看看航空發(fā)動機的污垢來自于哪里。

首先是燃料不充分燃燒產(chǎn)生的碳顆粒，航空發(fā)動機工作在高溫高壓的環(huán)境中，將航空煤油中的化學能轉(zhuǎn)化為動能為飛機提供動力，普通民航飛機的油耗可達到每小時1.3~1.4噸，這已經(jīng)是一個相當驚人的油含量，但這先進戰(zhàn)機每小時數(shù)噸油耗，如蘇-27每小時燃油消耗可達3.2噸左右，相比還是小巫見大巫。如此大量的油耗，所有的燃油不可能都得到充分燃燒，在發(fā)動機工作過程中會產(chǎn)生較多的碳顆粒污垢。

其次是空氣中的顆粒物，我國幅員遼闊民航飛機的航線可達數(shù)千公里，加之近些年環(huán)境污染導致霧霾嚴重，空氣中的顆粒物濃度持續(xù)上升，在飛機發(fā)動機工作時將不可避免的吸入空氣中的顆粒物，這些顆粒物會在飛機發(fā)動機的內(nèi)涵道高溫高壓作用下，不斷吸附在葉片和機匣等氣路部件表面，形成污垢。

最后碳顆粒污垢和空氣中的顆粒物會在高溫高壓的環(huán)境下變成結(jié)構(gòu)致密的積碳和膠質(zhì)污垢。由此可見這些污垢的產(chǎn)生是不可避免的。

發(fā)動機工作環(huán)境及葉片積垢結(jié)果圖

說完了航空發(fā)動機污垢產(chǎn)生的來源，大家可能會想到馬路上跑的汽車臟兮兮的也能照常行駛，那飛機發(fā)動機“臟兮兮”的是不是也能照常飛行呢？或者說飛機發(fā)動機的污垢有什么危害呢？

首先飛機發(fā)動機氣路部件表面的積垢會增加部件表面的粗糙度和邊界層厚度，導致其涵道內(nèi)氣流在發(fā)動機葉片表面出現(xiàn)湍流的加劇現(xiàn)象，即減少了空氣的進氣量，也使整個氣動流場發(fā)生進氣畸變，形成非對稱氣流，在發(fā)動機同樣的功率輸出時，勢必增加發(fā)動機轉(zhuǎn)速，逼近其喘振線誘發(fā)發(fā)動機的喘振，嚴重影響發(fā)動機的正常工作狀態(tài)，甚至可能導致發(fā)動機停車。

在2012年某航空公司的一臺美國普惠PW4000 發(fā)動機在從北京飛往廈門的航線途中，因發(fā)動機發(fā)生嚴重喘振，致使其在空中停車，經(jīng)過機組人員的配合雖然安全落地，但維修人員無法找到發(fā)生事故的原因，后經(jīng)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)飛行過程中發(fā)動機排氣溫度迅速升高，推測時發(fā)動機結(jié)垢導致，在清除污垢后再次起飛，發(fā)動機喘振現(xiàn)象完全消失，推測得到驗證。

其次發(fā)動機表面積垢會引起燃油消耗增加，減低飛機發(fā)動機的性能，導致維護間隔縮短，增加運營成本。氣路部件表面積垢還會增加碳排放，威脅大氣環(huán)境安全，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)每消耗1Kg燃油，就會產(chǎn)生3.1Kg的二氧化碳排放。

看來飛機發(fā)動機“臟兮兮”的是不能正常飛行的，接下來我們看看飛機發(fā)動機是怎樣清洗的。

飛機發(fā)動機的清洗被稱為在翼清洗，其目的是清除航空發(fā)動機葉片的積垢，提升壓氣機推進效率，提高飛機發(fā)動機的工作性能，這也是飛機維修手冊(AMM)唯一推薦的維護方法。

飛機發(fā)動機在翼清洗圖

在翼清洗時，首先要在發(fā)動機氣道口裝好射流清洗架，用清洗車向清洗架提供一定壓力的清洗液，使用噴嘴將清洗液霧化后，進入發(fā)動機氣路內(nèi)涵道，這時飛機發(fā)動機保持約300r/min的低速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，清洗液霧化液滴與發(fā)動機氣路內(nèi)涵道表面結(jié)構(gòu)致密的積碳和膠質(zhì)污垢相互作用，以去除這些污垢，實現(xiàn)在翼清洗。

這個過程聽起來好像很容易，實際上在翼清洗過程涉及的清洗設備、清洗劑、污垢去除機理、清洗效果表征等十分復雜。目前我們國家主要采用簡易清洗裝置，不但清洗工序較為復雜，清洗的時間長，而且清洗的效果差。而歐美等國的航空發(fā)動機清洗，不僅清洗設備技術(shù)含量高，清洗操作過程簡易，而且清洗效果好，從EGTM恢復值來評價，我國在翼清洗的EGTM恢復值為8~10℃，而歐美等國在翼清洗的EGTM恢復值可達到14~16℃。

2020年我國民航機隊的規(guī)模已經(jīng)接近7000架，預計到2030年這個數(shù)字將翻一倍，隨著機隊規(guī)模的不斷增大，航空發(fā)動機在翼清洗的任務將日益繁重。據(jù)國航CFM56機隊發(fā)動機清洗前后總耗油量的對比，通過在翼清洗能夠降低燃油消耗率0.5%左右，200臺航空發(fā)動機平均每年執(zhí)行1500個航班，通過在翼清洗可節(jié)省燃油 5471t，減少溫室氣體二氧化碳減排17250t，清洗節(jié)省費用將達到2000萬左右。此外歐盟曾在2012年提出我國抵離的商業(yè)航班，需要支付碳排放費用，按照估計截止2020年我國將累計支出碳排放費用約176億元，為此民航局甚至出臺了節(jié)能減排政策。

而國外航空發(fā)動機高端清洗設備因為涉及到國防和軍事用途，其技術(shù)十分排外，對我國更是進行技術(shù)封鎖，其設備不僅對我國航空公司禁售，而且難以租賃，航空發(fā)動機的在翼清洗技術(shù)已經(jīng)成為了我國民航業(yè)卡脖子的問題。因此不論從短期收益和長遠規(guī)劃來看，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動機在翼清洗技術(shù)，對我國的航空事業(yè)發(fā)展都有十分重大的意義。