张铁纯，聂 震

航空发动机被喻为飞机的“心脏”。一方面，前瞻产业研究院的相关报告数据显示，民用客机航空发动机的价值在飞机整机价值中的占比高达20%~30%，与发动机相关的飞机间接运营成本、燃油费用和发动机维修成本之和占航空公司总运营成本的27%[1]，另一方面，从发动机全寿命周期角度来看，发动机使用维护阶段的成本占其全寿命周期成本的45%~50%.因此，制定合理的换发计划，实现机队的优化管理，对于降低航空公司的运营成本具有重要意义。

减推力起飞，是指在一定的起飞条件下和飞行环境中，在满足飞机起飞安全性能的前提下，以相对于发动机全额定起飞推力较低推力级别起飞的起飞方式。减推力起飞的使用对发动机的性能有非常重大的影响，是一种常用且有效的飞机起飞性能优化方式。发动机性能衰退主要表现为EGT裕度的降低，是航空公司计划换发的主要原因之一。而减推力起飞可以延缓发动机性能衰退的速度，使EGT裕度长期保持较高的水平，从而延长发动机的在翼时间，降低提前换发率，减少因性能衰退造成的计划换发。

1 EGT裕度对换发的影响

换发原因主要包括发动机性能衰退、寿命件到寿、典型零部件损伤、适航限制和发动机在翼运行中的突发事件（如因冰雹、鸟击等外来物造成的损伤）等。其中，除发动机在翼运行中的突发事件引起的换发属于非计划换发外，其它原因造成的换发都属于计划换发。发动机投入使用后，由于个别单元体或整个核心机随使用时间的增加而导致效率下降，从而引起耗油率增加、EGT上升、推力下降等一系列现象，称为发动机性能衰退[2]。发动机的性能衰退主要体现在EGT裕度的降低上，因此，EGT裕度主要影响的是计划换发。

EGT（Exhaust Gas Temperature）即发动机的排气温度，一般指低压涡轮后的燃气总温，是发动机中一个重要的监控参数。EGT裕度，指海平面标准大气压下，发动机在拐点温度全推力/全功率起飞状态时的实际燃气温度与有关技术文件规定的限制值之间的差值。EGT裕度下降是发动机性能衰退的外在表现，是航空公司制定换发计划的主要参考依据。飞机起飞时，发动机处于高温、高转速和高负荷的工作状态，随着使用时间的增加，发动机会因老化或部件、系统故障而出现性能衰退，表现为起飞EGT超温和EGT裕度的下降，严重威胁飞行安全。因此，在EGT裕度下降超过规定的最小值前，必须适时安排下发，通过水洗发动机或将发动机送修等措施，恢复其EGT裕度。

发动机的性能衰退是不可避免的，但如果能加强起飞阶段的EGT监控，通过采取合理的措施将起飞EGT裕度长期保持在较高的水平，就可以延长发动机的在翼时间，减少因性能衰退造成的换发，对实现机队的优化管理，降低航空公司的运营成本，提高其市场竞争力，具有积极的意义。

2 减推力起飞对发动机性能的影响

图1所示为典型的高涵道比涡轮风扇发动机在标准海平面下的温度特性。当大气温度OAT（Outside Air Temperature）升高，且OAT

图1 典型涡扇发动机的温度特性

从发动机的使用角度来看，当OAT≤TREF时，发动机可保持其额定推力基本不变，随着OAT的降低，发动机在较低的转速和较低的EGT下就可产生其额定推力。这样，在不牺牲推力的前提下降低了EGT，从而降低了发动机热部件的衰退速率。当OAT>TREF时，为防止热部件超温，EGT将基本保持不变，这意味着，发动机将无法产生额定推力，且随着OAT的增加，推力会随之降低。为延长发动机在翼时间，防止EGT超温是至关重要的。有数据表明，涡轮前温度每下降20~30℃，发动机热部件寿命大约可增加一倍[3]。

相对TO/GA推力起飞而言，使用减推力起飞将对发动机的工作状态产生重要影响，主要体现在发动机转速和EGT的降低上。表1所示为CFM56-7B发动机使用减推力起飞后的主要参数变化情况。

表1 CFM56-7B发动机使用减推力起飞后主要参数变化情况

发动机的性能会随着使用时间的增加而衰退。图2所示为发动机性能衰退在EGT裕度上的表现，曲线1对应新出厂或大修后装机使用的发动机，曲线2对应性能出现衰退的发动机。通过比较两条曲线，一方面，当外界大气温度相同且低于TREF时，由于性能衰退，发动机只有消耗更多的燃油，工作在更高的EGT下，才能产生其额定推力；另一方面，随着发动机性能的衰退，EGT-OAT曲线整体向上平移，EGT裕度不断减小（由EGTM1减小到EGTM2），外界大气温度的限制值OATL（Outside Air Temperature Limit）也会随之减小（由OATL1减小到OATL2）。减推力起飞有助于延缓发动机性能衰退的速度，在图2中表现为延缓EGT-OAT曲线向上平移的速度，从而使EGT裕度长期保持较高的水平，延长发动机的在翼时间。

图2 发动机性能衰退在EGT裕度上的表现

3 减推力起飞对换发的影响

通过分析EGT裕度对换发的影响和减推力起飞对发动机的影响，建立起减推力起飞的使用与换发之间的关系。减推力起飞对换发的影响主要体现在计划换发上。起飞推力对发动机的EGT影响相当大，以CFM56-3发动机为例，当N1为90%左右时，N1每增加（或减少）1%，EGT上升（或下降）11.4℃.而EGT每下降22℃，可使发动机热部件寿命增加一倍[4]。采用减推力起飞，可以显著延缓发动机性能衰退的速度，降低EGT裕度随使用时间的增加而减小的速率，从而使发动机长期保持良好的工作状态，对减少因性能衰退造成的计划换发，降低航空公司的运营成本具有积极的意义。

鉴于EGT裕度是航空公司评价发动机性能衰退情况、制定换发计划的主要依据，在发动机的日常使用与维护中，应严密监控机队中每一台发动机EGT裕度的衰减情况。EGT裕度可以使用发动机监控软件进行监控分析，发动机制造商和航空公司会进行同步监控。发动机制造商在手册中给出EGT裕度限制值，航空公司根据使用经验，结合公司机队状况制定视情监控值与警告值，当EGT裕度超过不同的值时，采取相应的维护措施。典型的监控软件如GE公司的SAGE软件、普惠公司的ECMⅡ软件、罗罗公司的COMPASS软件等。根据性能监控软件的监控分析可以了解机队中每一台发动机的运行情况，分析发动机的故障，确定性能衰退的原因，从而制定合理的换发计划，以便及时对性能出现严重衰退的发动机进行维护，有利于EGT裕度的恢复。

对于非计划换发来说，减推力起飞也有一定的积极意义。采用减推力起飞有助于减少起飞时发动机失效的几率，降低发动机空中停车率，从而提高了发动机的可靠性，减少因空中停车造成的非计划换发。

4 总结

发动机的性能衰退通过EGT裕度的下降表现出来，是航空公司制定换发计划的主要依据。减推力起飞减少每次起飞发动机的损耗，延缓其性能衰退的速度，使EGT裕度长期保持较高水平，减少因性能衰退造成的计划换发；减推力起飞减少起飞时发动机失效的几率，降低发动机空中停车率，从而提高了发动机的可靠性，减少因空中停车造成的非计划换发。采用减推力起飞减少发动机的维护成本，节约燃油，实现更少的发动机部件更换，为航空公司降低发动机的使用成本。

[1]杨 霄，陈亚隆.浅谈航空公司机队发动机管理[J].科技视界，2016（12）：124-125.

[2]景黎明，王国大.通过监控EGT裕度进行下发预测初探[J].西安航空技术高等专科学校学报，2007（05）：3-6.

[3]郝 英.发动机起飞EGT裕度的估算[J].航空维修与工程，2004（02）：39-40.

[4]贺尔铭，宋力涛.EGT影响因素分析及提高EGT裕度的措施[J].航空维修与工程，1999（06）：20-21.