[PW1100G] 为什么PW1100G有时仅一侧显示冷却？

发动机关车以后，核心机里的热空气不再均匀分布。较热的空气倾向于上升、较冷的空气倾向于下沉，因此静止下来的转轴变得上热下冷，热胀冷缩让转轴发生弯曲，这就是“弯轴效应”的通俗解释。随着发动机的“冷透”，弯轴效应才会逐渐消失。

显然，在自然冷却的情况下，刚刚关车时以及关车很久以后，弯轴效应都比较小或者没有；而在距离关车的时间“不长不短”的情况下，弯轴效应最大。

大多数发动机因为“慢”而“轻”，所以弯轴效应并不明显，危害也比较小。然而，PW1100G是个转得飞快的大胖子，它的弯轴效应很明显，危害还大。这就是为什么要在起动时设置“冷却”阶段来干预、消除弯轴效应。

大约一年前，写了《欲速则不达？PW1100G起动时为何要先“冷却”？》，以上是重新的“省流”版本；也欢迎读者朋友点击跳转阅读完整版。

当时有读者留言，想知道为什么有时候只有一侧发动机显示了冷却时间。

其实网络上早已有答案（PPRUNE论坛，2020年8月的讨论帖），摘录如下：

COOLING Time Displayed on One Engine Only

An erroneous COOLING memo time can display on one engine only, even though both engines were shutdown at same time. This occurs more frequently for the first start of the day, when an engine cooling requirement is not expected.

An errouneous single COOLING memo is caused by the Electronic Engine Controller (EEC) defaulting to a failsafe value for cooling when airplane power was removed overnight.

The erroneous COOLING (motoring) requirement must be met before start. The result is an increased total start time for the affected engine.

New EEC software will correct this issue.

简要整理翻译：

1）只有一侧显示COOLING的情况，是错误的MEMO。2）通常发生在第一班，其实并不需要“冷却”。3）原因是在当飞机断电时，EEC设置了一个“失效安全”值。4）虽然是错误的，但起动发动机时还是会执行“冷却”，这就导致总的起动时间变长。5）新的EEC软件会解决这个问题。

到了今年7月，空客更新了一个ISI（服务信息），只有一侧显示冷却时间的情况，终于有了比较权威的解释。有小伙伴表示看不太懂原文，那么我们试着来详解讲解一下。

下图是ISI的关键段落。

冷却时间有可能会仅显示在一台发动机上，即使两台发动机是同时关车的。这种情况会发生在一天的第一个航班（前边整机断电了），特别是当弯轴效应很小甚至没有的时候（especially whe bow effect is low or null）。这种情况下，本来并不需要有发动机冷却。

当飞行员提起PW1100G发动机的主手柄以后，在一个名为“MtS”的特殊阶段，EEC控制起动活门来限制N2转速，使之不超过12%，从而避免转子与机匣摩擦。点火要到N2=18%才发生，因此在MtS阶段，发动机是处于“冷转”状态（motoring）。均匀的冷空气穿过转子，实现热力学匀称；转轴原本由于热力学不匀称而弯曲，现在慢慢地就变直了。

注意：转轴是由于热力学匀称而变直，而不是因为所谓的“甩直”（一种流传甚广的说法）。如果转轴已经弯曲，高速转动只会产生不对称的离心力，从而加剧弯曲，而冷转过程的作用是相反的：让转轴由于热力学匀称而消除弯曲。

一次关车和下一次开车之间的时间（shutdown time）近似于转场时间（Turn-around Time），空客的资料里也把使用了TAT来表示这个时间。如果TAT比较短，那么转轴是“热且均匀”的，如果TAT比较长，那么转轴是“冷且均匀”的；无论是热的还是冷的，只要是热力学匀称的，就是转轴就是笔直的。

对于PW1100G，转场时间介于45分钟到5小时的情况下，弯轴效应最为明显。工程师想到了一个替代自然冷却的办法，那就是在传统起动过程的基础上，在低转速阶段插入一个名为“MtS”的冷转阶段，从而加速转轴的冷却，让它变得“冷且均匀”。这就是“单冷却”（single cooling）的由来。

而如果让两个发动机同时冷却，则可以节省一个MtS阶段的时间，这就是“双冷却”（DUAL COOLING）的由来。

MtS，是Motoring to Start（从冷转到起动），是PW1100G起动期间的一个特殊的不点火阶段，目的是保护发动机高压转子（HPC），使其不会由于“弯轴现象”（bow rotor phenomenon）而与机匣摩擦甚至发生卡滞。

厂家资料告诉我们：1）MtS逻辑通过控制起动活门（SAV）来限制N2使它不超过12%；2）MtS逻辑的作用时间是由EEC计算的，3）计算MtS时间的关键参数是“自关车以后的时间”，4）在ECAM的ENG状态页，绿色COOLING旁边的那个数值正是MtS时间。稍后，我们还将知道：5）时钟提供的“时间”对于确定MtS时间也非常重要。

另一份文档，能帮助我们进一步理解MtS在PW1100G起动过程中的意义。展示了“单冷却”（single cooling）和“双冷却”（dual cooling）的区别，也展示了Mts阶段是开始1500 rpm（N2）。

PW1100G的N2转速，100%是22300 rpm。计算可知6.7%是1500 rpm，而12%则是2676 rpm。因此，MtS阶段是从N2=6.7%（1500 rpm）开始的，结束于N2=12%（2676 rpm）。

注意：在双冷却起动程序中，MtS阶段被合并了，但是在MtS阶段之后，两侧发动机并不是同时起动的。飞行员较晚提起主手柄的那个发动机是被推迟起动的；气源在低转速同时用于两侧的冷却，但在需求较高转速时的起动阶段，每次只用于一侧。

两台发动机的EEC分别计算本侧的MtS时间，运行环境和时间是接近的，因此理论上两个MtS时间不应该相差太多。在一些仿真度不高的模拟游戏里，两侧的MtS时间甚至一秒不差（其实就失真了）。但是，在真实飞机上，有几秒钟差别是正常的，下面是一个参考视频。

假如两侧的MtS时间差别比较大，甚至只有一侧显示数值，那么很可能是发生了“时钟不一致”问题。前边讲过“冷却时间有可能会仅显示在一台发动机上……在这种情况下，本来并不需要有发动机冷却。”

不需要冷却，为什么还显示MtS时间呢？资料说这是由于一种名为“发动机关车计数器校验性失效”（engine OFF counter validity lost）的失效情况，导致MtS时间被设定为一个“失效安全值”（failsafe value）。

比较安全的数值显然应该是比较长的数值，毕竟当转轴的冷却时间足够长，它的热力学状态就足够匀称。具体是多长呢，这恐怕是厂家的机密了；但我们理解到这个程度也就足够了。

假设只有右发出现了前述参数失效情况，那么就只有右发的MtS就被设置为安全失效值；而假如由于停场时间长，左发的MtS时间不到20秒，那么我们就会在显示器上看到只有右发显示MtS时间。经验告诉我们，这个时间往往是1分多钟。正是因为停场时间长，这个1分多钟本来是不应该有的。然而，EEC还是要按这个MtS时间来执行起动程序，这就导致了总起动时间不必要的延长。

不难想到，假如两侧都发生了前述失效，那么即使停场时间很长，两侧都会显示1分多钟。飞行员通常不会察觉到异常，然而从原理上看，这依然是缺陷。

即使没有前述参数失效情况，两侧的MtS时间也可能会不一致。资料说，“时钟不一致是MtS不一致的主要原因”（The clock disagree is the main issue leading to inconsistent MtS），具体而言，有两种已知的情况。

这里需要点儿关于时钟的背景知识。

“时钟”指的是仪表上的这个部件。通常情况下，时钟与GPS同步。飞机断电以后，GPS不工作，时钟由直接连接到电瓶的“热汇流条”供电，时间的计算进入“内部模式”；飞机通电以后，随着GPS的恢复，时钟重新与GPS同步。

其次我们还需要点儿关于EIU（发动机接口组件）的背景知识，这是FCOM里着墨不多的一个部件。本来，EEC已经负责发动机控制和许多数据的计算（包括MtS时间），我们可能会期待它最好全知全能（毕竟少一个计算机少很多事儿嘛）。但是EIU是个不讨喜的独立存在，它从本侧EEC获取MtS时间，从而影响着“冷却过程”的执行；但它也有“受挫”的时候。

当飞机通电时，两侧发动机各自的EIU也通电并完成初始化过程，这个过程包括“从时钟获取时间”这件大事。如果其中一个EIU在时钟尚未与GPS完成同步的时候获取了时间，而另一个EIU在时钟已经与GPS完成了同步之后才获取到时间，那么，两台发动机的MtS时间就可能出现不一致，这是“时钟不一致”的一种情况。

如果一台EIU的初始化是正常的，而另一台EIU在初始化过程中没有顺利地从时钟获得时间（one EIU gets ready earlier than the other while clock inputs not yet valid），那么后者将从EEC需求“MtS安全失效”数值（EIU requires failsafe MtS）。可见，当一侧EIU在初始化时无法从时钟获取时间，EEC自动为发动机起动提供保守方案，从而可能导致仅一侧显示MtS时间。这是“时钟不一致”的另一种情况。

无论是前述的参数失效情况，还是这里的两种时钟不一致情况，都导致飞行员的困惑以及起动时间的不必要延长。好在厂家已经推出了解决方案，那就是升级EIU，看样子这篇文章来得不算晚。