PA44—180飛機汽化器故障研究

張競

摘要：飛機燃油系統(tǒng)的功用是儲存燃油，并向發(fā)動機提供適當?shù)娜加?，促使其霧化和汽化，以便與空氣均勻的混合，組成混合比適當?shù)幕旌蠚?，滿足發(fā)動機在各種工作狀況下的需要。其好壞直接影響到飛行的安全。PA44-180飛機是學(xué)院飛行訓(xùn)練的主力機型。近年來，出現(xiàn)了很多因為燃油系統(tǒng)問題導(dǎo)致的故障，其中比較典型的為汽化器故障，自飛機引進以來，廣漢分院發(fā)生的汽化器故障i00余起，嚴重影響了我院飛機的正常飛行訓(xùn)練。本項目主要針對PA44-180飛機汽化器出現(xiàn)的問題，歸納總結(jié)故障特點和規(guī)律，分析導(dǎo)致出現(xiàn)汽化器故障的原因。通過對汽化器故障的分析，找出在實際外場維護中減少汽化器故障出現(xiàn)的方法，提出外場維護建議。

關(guān)鍵詞：PA44-180；HA-6型汽化器；故障；分析；建議

1.汽化器簡介

汽化器的功用是依據(jù)流經(jīng)文氏管的空氣流量大小來向發(fā)動機提供適量的燃油，并使其霧化和汽化，以便與空氣均勻的混合，組成混合比適當?shù)幕旌蠚猓?jīng)發(fā)動機進氣管歧管分配后進入各氣缸進行燃燒，滿足發(fā)動機在各種工作情況下的需要。汽化器有很多種型號，Precision Airmotive Corporation公司生產(chǎn)的汽化器大致有以下幾種型號：MA3A、MA3PA、MA3SPA、MA4SPA和HA等。雖然各種型號的汽化器在外觀上有一定的差異，但在工作原理上都是相通的。（圖1）

廣漢分院（中國民航飛行學(xué)院廣漢分院）PA44-180機隊使用的汽化器為HA-6型浮子式汽化器，每臺發(fā)動機各裝一臺汽化器。下面就以HA-6型汽化器為例，淺談該型汽化器使用過程中出現(xiàn)的一些故障并簡要分析。

2.HA-6型汽化器工作原理及分類

汽化器是通過油門桿控制汽化器中的節(jié)氣門，前推油門桿，節(jié)氣門開大，進入發(fā)動機的混合氣增多，發(fā)動機功率增大；后拉油門桿，節(jié)氣門關(guān)小，發(fā)動機功率減??；油門桿拉至最后，發(fā)動機進入慢車狀態(tài)?；旌媳葪U控制汽化器中主噴嘴定流孔大小，但混合比桿前推，主噴嘴的定流孔開大，噴出的燃油增多，混合氣就越富；反之，后拉混合比桿，混合氣就變貧油，混合比桿拉到最后，主噴油嘴的定流孔關(guān)斷，發(fā)動機停車。通過調(diào)節(jié)油門桿和混合比桿，可保證進入氣缸燃燒的混合氣的混合比滿足發(fā)動機在各工作狀態(tài)下對功率的要求。

汽化器分類：

汽化器可按照組件結(jié)構(gòu)來分類，也可按工作原理和過程進行分類，下面分別介紹：

（1）按照汽化器結(jié)構(gòu)劃分，HA-6型浮子式汽化器主要由浮子室、浮子機構(gòu)、噴油嘴、文氏管、節(jié)氣門和各輔助裝置構(gòu)成。

浮子室內(nèi)安裝有浮子機構(gòu)，并有通氣孔與外界大氣相通。浮子機構(gòu)用來調(diào)節(jié)汽化器的進油量，使進油量隨時等于噴油量，以保持浮子室內(nèi)的油面高度一定。

空氣流經(jīng)文氏管的喉部時，通道變窄，流速增大，壓力減小，以致低于浮子室的空氣壓力（此處的空氣壓力為文氏管前部壓力，等于大氣壓力）。這樣，在浮子室與文氏管喉部的空氣之間便產(chǎn)生了壓力差。浮子室內(nèi)的燃油便在這個壓力差的作用下，從噴油嘴噴出。

（2）HA-6型浮子室汽化器按照工作原理和工作過程，可將整個汽化器分為慢車系統(tǒng)、功率系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和加速系統(tǒng)。

慢車系統(tǒng)的功用是在發(fā)動機啟動和慢車轉(zhuǎn)速工作時，保證供給發(fā)動機所需要的富油混合氣。

功率系統(tǒng)的功用是為發(fā)動機提供足量燃油以及適當?shù)幕旌媳鹊挠蜌饣旌蠚狻?/p>

經(jīng)濟系統(tǒng)的功用是為了防止發(fā)動機中轉(zhuǎn)速時過富油，通過空氣計量噴嘴滲入合適計量的空氣量，來控制中轉(zhuǎn)速的貧富油。

加速系統(tǒng)的功用是當迅速打開節(jié)氣門時，空氣流速增大后供油增加具有一定滯后性，為防止發(fā)動機突然過貧油，通過與節(jié)氣門軸聯(lián)動的加速系統(tǒng)活塞向下運動，將燃油通過加速系統(tǒng)的噴嘴噴入文氏管喉部，額外增加供油量，保證發(fā)動機在急加速時的供油量。

3.HA-6型汽化器故障統(tǒng)計、故障原因分析

自2001年我院引進PA44-180機隊以來，廣漢分院共發(fā)生與汽化器有關(guān)的故障100余起。其中，對訓(xùn)練飛行影響較大的如下表所示：

現(xiàn)針對以上表中的故障進行具體分析：

（1）發(fā)動機慢車轉(zhuǎn)速低或轉(zhuǎn)速高

發(fā)動機慢車轉(zhuǎn)速低或轉(zhuǎn)速高，是由于汽化器慢車轉(zhuǎn)速螺釘調(diào)節(jié)不當導(dǎo)致的。通常PA44-180型飛機慢車轉(zhuǎn)速設(shè)定為600RPM，當出現(xiàn)慢車轉(zhuǎn)速低或高的情況時，應(yīng)調(diào)節(jié)慢車轉(zhuǎn)速螺釘，使慢車轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍內(nèi)。但應(yīng)注意的是，慢車轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，會影響進入汽缸的油與氣的比值，故在調(diào)節(jié)慢車轉(zhuǎn)速后，應(yīng)對慢車混合比進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。

（2）汽化器故障引起的停車

故障舉例一：2011年8月31日，PA44-180/B-3591號機在地面啟動時，右發(fā)轉(zhuǎn)速達到1600RPM后即不再增加，排氣管冒黑煙，發(fā)動機抖動。

排故流程：取下汽化器浮子室放泄堵頭，打泵沖洗浮子室并檢查，無污染物。脫開汽化器與空氣盒的連接，檢查發(fā)現(xiàn)右發(fā)汽化器文氏管喉部有一長約5厘米、寬約1厘米的氈墊。檢查其來源，發(fā)現(xiàn)是汽化器空氣盒后部組件上的一塊蓋板上掉下來的。

原因分析：由于汽化器的工作原理是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門來控制文氏管喉部的空氣流量，以流過文氏管的空氣流量的大小來控制噴油量，故當文氏管喉部被氈墊堵住一部分后，勢必造成空氣流量的減小，致使噴油量減小，此時會導(dǎo)致發(fā)動機功率減小，嚴重時甚至停車。（圖2）

故障舉例二：2015年4月22日，我院PA44-180/B-3680號機在結(jié)束飛行回到機庫前，推油門桿燒電嘴后拉回慢車位過程中，右發(fā)自動停車。機組再次啟動右發(fā)，啟動完成后約5秒，該發(fā)動機再次停車。

排故流程：檢查進氣濾狀況良好，檢查電嘴狀況良好，檢查磁電機外定時良好，打開汽化器浮子室放泄堵頭，放泄燃油，檢查浮子室燃油量足夠且無雜質(zhì)，檢查進氣盒狀況良好。拆下汽化器，分解汽化器檢查，發(fā)現(xiàn)在汽化器慢車油針中有一堵塞物，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是一只飛蟲。（圖3）

原因分析：PA44-180飛機使用的HA-6型汽化器有三條供油通道：慢車油路、主油路和加速油路，三條油路都有各自的獨立的出油口，但慢車油路和主油路共用一個進油口。慢車油路和主油路的供油依賴于浮子室的總壓和出油口出的氣壓之間的壓力差。當發(fā)動機在慢車功率時，節(jié)氣門開度很小，僅浮子室和位于氣流通道壁的慢車出油口之間存在壓力差，慢車油路供油，主油路不供油，隨著節(jié)氣門開度加大，發(fā)動機功率增加，主油路參與供油。PA44-180飛機安裝的Lycoming發(fā)動機主供氣通道安裝有進氣濾，飛蟲不可能通過主供氣通道進入汽化器，但汽化器加溫通道沒有氣濾，飛蟲可能通過該通道進入汽化器。另外，空氣盒不是完全密封的部件，飛蟲也可能通過空氣盒的開口直接進入。當飛行過程中使用汽化器加溫，飛蟲就會直接到達汽化器位置，并在非常低的概率下進入汽化器沖壓空氣管，并隨沖壓空氣進入汽化器浮子室。飛蟲通過慢車油路和主油路的共同進油口進入了慢車油路，造成慢車油路堵塞，并造成慢車停車，但卻不堵塞主供油通道，對于發(fā)動機較大功率下的工作無影響，所以事發(fā)當時發(fā)動機大功率下工作正常，拉回慢車即停車。

故障舉例三：2015年12月19日，PA44-180/B-3599號在進行長五邊進近時，按照程序規(guī)定關(guān)閉汽化器加溫功能。幾分鐘后左發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降200RPM，并伴隨飛機輕微左轉(zhuǎn)，隨后機組前推左發(fā)油門桿，3秒后功率恢復(fù)正常，并收油門至原位。飛機落地后，機組前推油門桿加速脫離跑道，在此過程中，左發(fā)動機停車。

排故流程：檢查左發(fā)進氣濾、電嘴、磁電機外定時狀況均良好，汽化器燃油清潔，空氣盒狀況良好。隨后拆卸汽化器，發(fā)現(xiàn)在汽化器風(fēng)門處有部分水跡，汽化器分解檢查狀況良好。（圖4）

原因分析：當氣流流過文氏管喉部時，溫度會大幅度降低，且燃油汽化需要熱量，也會降低局部溫度，如果此時空氣很濕潤，極易在文氏管喉部處形成局部結(jié)冰。當汽化器文氏管喉部結(jié)冰時，文氏管截面積減小，進氣量減少，發(fā)動機功率下降，隨著結(jié)冰的進一步加劇，最終導(dǎo)致發(fā)動機停車。

3.3汽化器本體裂紋或漏油

汽化器本體裂紋或漏油故障一般都是在各級定檢中發(fā)現(xiàn)。自飛機引進到目前為止，尚未發(fā)生因為汽化器本體裂紋或漏油導(dǎo)致的飛機空中或地面停車。但該型故障會導(dǎo)致燃油消耗較高、發(fā)動機失火等危險情況，也應(yīng)引起重視。

關(guān)于汽化器的故障還有很多，比如因為啟動注油過多造成的發(fā)動機失火、汽化器貧富油調(diào)節(jié)不當造成掉轉(zhuǎn)不符合規(guī)定等，由于篇幅有限，在這里不再贅述。

4.維護建議

飛機發(fā)動機是飛機的心臟，汽化器的正常工作則是發(fā)動機持續(xù)穩(wěn)定運行的必要條件。在PA44-180飛機HA-6型汽化器的日常維護中，維護人員應(yīng)注意如下幾點：

（1）在對發(fā)動機慢車轉(zhuǎn)速或混合比進行調(diào)節(jié)前，應(yīng)熟知汽化器性能；調(diào)節(jié)時，應(yīng)依據(jù)對慢車轉(zhuǎn)速的調(diào)整，相應(yīng)地調(diào)節(jié)混合比使之匹配；在外界氣溫變化較大時，應(yīng)注意隨外界氣溫的高低相應(yīng)地調(diào)高或調(diào)低混合比。

（2）日常維護過程中，應(yīng)加強對汽化器空氣盒蓋板氈墊狀況的檢查，防止因氈墊脫落造成節(jié)氣門堵塞而導(dǎo)致發(fā)動機停車。在氣溫較高的季節(jié)，建議加大對汽化器加溫通道以及空氣盒的吹塵工作，防止外來物進入汽化器，污染燃油或堵塞燃油管路。

（3）汽化器的工作原理是油氣混合后再進入汽缸，這一特性導(dǎo)致汽化器容易在文氏管喉部結(jié)冰，故飛行人員在發(fā)現(xiàn)氣溫驟降或空氣濕度較大時，應(yīng)果斷開啟汽化器加溫功能，防止因汽化器結(jié)冰導(dǎo)致的發(fā)動機停車。