737MAX机队使用的LEAP-1B发动机,最严重的空停问题就是RDS的相关问题,导致轴承磨损,金属屑积聚使燃油滤旁通灯点亮。
截止目前,全球LEAP-1B发动机机队的RDS问题已经造成12起发动机空中停车,1起飞机返航和17起发动机非计划拆换。全球机队RDS原因空停总事件详见下图(其中IFSD代表发动机空中停车,UER代表非计划发动机拆换):
LEAP-1B发动机RDS失效主要包括以下三个方面的问题:
1、RDS的轴承润滑存在设计缺陷,保持架内径与内环的外侧油膜不足,轴承未建立足够的保护油膜,导致轴承保持架磨损。轴承在厂的台架试验中,这种磨损现象得以重现验证了在翼的失效模式。在发动机上持续监控的结果表明,磨损刚开始呈线性扩展,之后变得缓慢。目前,全球机队还未发现由于保持环磨损造成的运行重大事件,此问题仅导致了总共12起发动机非计划拆换(UER)。
2、RDS轴承保持架铆钉疲劳失效。铆钉疲劳失效问题导致了12起发动机空中停车和3起非计划换发。这些事件大多集中在一个批次的轴承中。在厂装配该轴承时,需要将轴承设置偏心,放入滚子,再设置轴承同心,然后使用保持架将所有滚子保持。保持架有上下两半,需要将两半保持环对齐之后,使用铆钉连接两半保持环。可能存在上下两半保持架未对齐就楔入铆钉的情况,在此情况下,两半保持架在运行中只有一半受力,另一半由铆钉的剪切力带转,所以保持架中间的铆钉部分存在剪切应力,铆钉容易在交变应力的作用下出现疲劳,进而发生断裂使得轴承失效。CFM说明有不符合设计意图的保持架半组装的情况,铆钉问题被认定为轴承在生产制造中人为因素问题,铆钉装配的间隙导致了铆钉的异常应力以及早期的失效。保持环批次M13685集中了15个事件中的13个。
3、磨削烧伤。磨削烧伤导致了一起孤立的波音737-8飞机返航事件,其根本原因为当磨削制造过程产生的能量产生过多的热量时,就会发生磨削烧伤,磨削烧伤降低硬度并引起拉伸残余应力。
工程改进措施:
1、针对RDS轴承润滑存在缺陷的问题,CFM下发SB72-0258,重新设计RDS轴承、新型的分油环以确保更多的滑油进入轴承,详见下图。
2、引入重新设计的滑油喷嘴,提高滑油流量。
3、CFM下发SB72-0271,发布了新型的IGB滑油喷嘴,详见下图:
4、改善了轴承设计,新型的RDS轴承把4个润滑槽换成8个,确保油膜覆盖。新型RDS轴承增加了润滑槽。
5、针对RDS轴承保持架铆钉疲劳断裂,CFM下发了SB72-0365,说明了受铆钉疲劳问题影响的发动机序号,当前共有179台LEAP-1B发动机受影响。SB仅对受影响的179台发动机适用,不受SB72-0365影响的发动机极少发生铆钉问题,SB要求在执行改装前,以50FH为间隔重复检查TGB回油滤网,CFM建议不要在同一架飞机的两侧安装两台受影响的发动机。
6、针对保持环铆钉疲劳损伤,CFM已经改进了铆钉工艺,减少人为因素的影响,改进的设计解决了两个主要的根本失效原因。改进工艺包括:可追溯的保持环间隙控制、铆钉孔镀银后的机加工、铆钉在加载前定位,确保无周向间隙、在铆接过程中设置保持架预紧力的新工装、在铆接过程中设置保持架预紧力的新工装以及对角铆钉工艺。