MA60渦槳飛機(jī)螺旋槳加溫系統(tǒng)改進(jìn)研究

摘 要：MA60（新舟60）型飛機(jī)螺旋槳加溫除冰系統(tǒng)是飛機(jī)的主要系統(tǒng)之一，部分MA60飛機(jī)在外場(chǎng)出現(xiàn)螺旋槳燒蝕問題而引發(fā)的飛機(jī)停場(chǎng)、更換槳葉給航空公司帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，迫切需要以螺旋槳加溫應(yīng)用研究為基礎(chǔ)，通過其電氣元件的安裝分布、電氣構(gòu)成進(jìn)行原理分析，探索建立更可靠、更穩(wěn)定的MA60型飛機(jī)螺旋槳加溫除冰系統(tǒng)思路，并對(duì)改進(jìn)思路進(jìn)行可行性論證。

關(guān)鍵詞：渦槳飛機(jī)；螺旋槳；加溫除冰

螺旋槳是飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部件，槳葉在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)力，一個(gè)是牽拉槳葉向前的空氣動(dòng)力，一個(gè)是由槳葉扭角向后推動(dòng)空氣產(chǎn)生的反作用力，在兩種力的共同作用下推動(dòng)飛機(jī)飛行。MA60渦槳飛機(jī)上采用的加溫系統(tǒng)屬于飛機(jī)除冰系統(tǒng)的一部分，在飛行過程中，飛行員可根據(jù)飛行區(qū)域的結(jié)冰警告程度選擇使用，本文結(jié)合飛行中發(fā)生的故障案例分析，對(duì)該系統(tǒng)的工作原理及改進(jìn)防差錯(cuò)思路進(jìn)行敘述。

1 螺旋槳加溫系統(tǒng)概述

MA60 型飛機(jī)上安裝的防冰系統(tǒng)，是保證飛機(jī)在整個(gè)飛行過程中遇到嚴(yán)重結(jié)冰情況時(shí)能夠除冰，或者預(yù)感到飛機(jī)將要進(jìn)入結(jié)冰區(qū)域時(shí)，提前使防冰系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，防止不允許結(jié)冰的部位結(jié)冰，以確保飛機(jī)的飛行安全。

當(dāng)飛機(jī)飛入結(jié)冰區(qū)時(shí)，使用螺旋槳加溫系統(tǒng)可以防止螺旋槳結(jié)冰，系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力開關(guān)和起落架觸地開關(guān)聯(lián)鎖，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力高于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）時(shí)，并且當(dāng)起落架離地時(shí)才允許加溫。通過給螺旋槳槳葉前緣進(jìn)行電加溫除冰，保證螺旋槳的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。螺旋槳加溫系統(tǒng)示意如圖1所示。

2 槳葉燒蝕故障概述

2.1 故障現(xiàn)象

2016年10月11日，一架MA60飛機(jī)在進(jìn)行航后檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)右螺旋槳1#槳葉發(fā)生燒蝕現(xiàn)象，槳葉燒蝕尺寸為最長(zhǎng)76 mm，最寬23 mm，最深4.2 mm，已超出維修手冊(cè)范圍，需更換新槳葉。

2.2 故障分析

飛機(jī)從候機(jī)樓到停機(jī)坪約800 m距離，因沒有牽引車所以機(jī)組采用單發(fā)滑行方式將飛機(jī)滑至停機(jī)坪，經(jīng)對(duì)飛行機(jī)組、跟飛機(jī)務(wù)多方了解，判斷為飛行機(jī)組誤操作導(dǎo)致槳葉燒蝕。產(chǎn)生故障原因應(yīng)為航前對(duì)螺旋槳除冰系統(tǒng)進(jìn)行檢查完畢后沒有將檢查開關(guān)置“OFF”位，飛機(jī)執(zhí)行完成航班后進(jìn)行飛機(jī)單飛滑行至停機(jī)坪時(shí)未將定時(shí)器開關(guān)置于“OFF”位，造成飛機(jī)在地面滑行時(shí)進(jìn)行除冰加溫，因?yàn)榛邪l(fā)螺旋槳快速旋轉(zhuǎn)沒有損傷，但靜止發(fā)的槳葉出現(xiàn)大面積的燒蝕現(xiàn)象。為防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，可對(duì)飛行機(jī)組人員進(jìn)行培訓(xùn)、提醒，從人為因素上減少此類誤操作的發(fā)生；也可研究此系統(tǒng)的工作原理，在線路上實(shí)施改進(jìn)，增加防差錯(cuò)線路。

3 螺旋槳除冰系統(tǒng)工作原理

控制面板上1號(hào)定時(shí)器與2號(hào)定時(shí)器互為備份，任一定時(shí)器故障后操作定時(shí)器選擇開關(guān)，轉(zhuǎn)為另一定時(shí)器工作方式。以定時(shí)器1為例進(jìn)行左螺旋槳電熱除冰原理闡述。

3.1 除冰控制工作電路

定時(shí)器選擇開關(guān)置于“定時(shí)器1”，當(dāng)飛機(jī)機(jī)輪離時(shí)起落架上的微動(dòng)開關(guān)接通且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力高于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）時(shí)，左、右發(fā)滑油壓力開關(guān)的觸點(diǎn)接通，加溫選擇開關(guān)置于“輕微結(jié)冰”。正電從左直流斷路器板的正常匯流條→斷路器→左發(fā)滑油壓力開關(guān)的插孔→左發(fā)滑油壓力開關(guān)的插孔→左發(fā)滑油聯(lián)鎖繼電器的觸點(diǎn)→工作線圈→觸點(diǎn)→地。左發(fā)滑油聯(lián)鎖繼電器工作，正電從左直流斷路器板的正常匯流條→斷路器中繼電器序號(hào)→定時(shí)器選擇開關(guān)的觸點(diǎn)→定時(shí)器選擇開關(guān)的觸點(diǎn)→加溫選擇開關(guān)的觸點(diǎn)→加溫選擇開關(guān)的觸點(diǎn)→定時(shí)器1→二極管的正極→二極管的負(fù)極→定時(shí)器A →定時(shí)器的B →地。

正電從定時(shí)器1→左發(fā)滑油聯(lián)鎖繼電器→左滑油聯(lián)鎖繼電器→指示燈2→指示燈1點(diǎn)→地（1），左螺旋槳指示燈燃亮。正電從定時(shí)器1→左發(fā)滑油聯(lián)鎖繼電器→左發(fā)滑油聯(lián)鎖繼電器→接觸器1→接觸器2→地，接觸器工作。加溫正電115 CV從變頻交流斷路器板上的A相匯流條→斷路器→接觸器的觸點(diǎn)B1→接觸器的觸點(diǎn)B2→左發(fā)加溫組件的C孔→左發(fā)加溫組件的B孔→地，左發(fā)2，4號(hào)槳葉加溫。10 s后定時(shí)器1的C孔的信號(hào)消失，左加溫指示燈熄滅，即左發(fā)2，4號(hào)槳葉停止加溫，60 s后重復(fù)（1）。左發(fā)1，3 號(hào)槳葉，加溫右發(fā)1，3和2，4 號(hào)槳葉加溫原理類似。

3.2 螺旋槳除冰檢查（以定時(shí)器1為例）

定時(shí)器選擇開關(guān)置于“定時(shí)器1”當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力高于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）時(shí)，左、右發(fā)滑油壓力開關(guān)的觸點(diǎn)接通。按下加溫檢查開關(guān)。正電從左直流斷路器板的正常匯流條→斷路器→加溫檢查開關(guān)→定時(shí)器選擇開關(guān)。其余檢查與除冰控制工作電路（1）相同。

3.3 警告（以左發(fā)為例）

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力低于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）時(shí)，左發(fā)滑油壓力開關(guān)的觸點(diǎn)接通，正電從左直流斷路器板的正常匯流條→左發(fā)滑油壓力開關(guān)的觸點(diǎn)→左發(fā)滑油壓力開關(guān)的觸點(diǎn)，集中告警燈盒上“左滑壓低”燈亮。

4 螺旋槳除冰系統(tǒng)防差錯(cuò)思路

4.1 防差錯(cuò)可行方法

從螺旋槳除冰系統(tǒng)的工作原理以及外場(chǎng)發(fā)生的案例可以看出，其系統(tǒng)本身以及機(jī)組誤操作均有可能導(dǎo)致槳葉燒蝕，因此我們迫切需要以螺旋槳加溫應(yīng)用研究為基礎(chǔ)，通過其電氣元件的安裝分布、電氣構(gòu)成進(jìn)行原理分析，以工程實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，探索尋求避免誤操作導(dǎo)致嚴(yán)重后果的防差錯(cuò)可行方法，根據(jù)螺旋槳除冰原理和飛行特性可知：

（1）飛機(jī)在地面單發(fā)滑行時(shí)，由于起落架上微動(dòng)開關(guān)未接通，因此正常情況螺旋槳不能進(jìn)行地面加熱，但使用地面檢查開關(guān)，可越過限制條件使其螺旋槳除冰控制電路工作來地面檢查螺旋槳除冰系統(tǒng)。

（2）飛機(jī)在飛行過程中螺旋槳加熱時(shí)，功率桿處在飛行慢車以上位置。

（3）飛機(jī)在飛行過程中除冰依靠選擇定時(shí)器來接通螺旋槳除冰系統(tǒng)，定時(shí)器選擇開關(guān)為3位開關(guān)，開關(guān)3個(gè)位置分別為定時(shí)器1，OFF，定時(shí)器2，在日常飛行中發(fā)現(xiàn)由于機(jī)組人員誤操作，可能在地面檢查時(shí)忘關(guān)閉“檢查”開關(guān)，如果單發(fā)滑行時(shí)錯(cuò)誤的定時(shí)器開關(guān)不在中立位，就可能導(dǎo)致槳葉燒蝕故障，現(xiàn)在將功率桿微動(dòng)開關(guān)“XK3/XK4”引入，給螺旋槳除冰系統(tǒng)增加限制條件，這樣便可防止誤操作而燒蝕槳葉。

4.2 改進(jìn)效果

（1）改進(jìn)后的渦槳MA60型螺旋槳除冰系統(tǒng)在正常飛行工作時(shí)與原MA60型飛機(jī)螺旋槳除冰系統(tǒng)操作和顯示完成一致。

（2）地面檢查通電時(shí)，需將發(fā)動(dòng)機(jī)功率桿推至地面慢車以上位置，即微動(dòng)開關(guān)XK3（左發(fā)）或XK4（右發(fā)）常閉微動(dòng)開關(guān)不觸發(fā)電路就實(shí)現(xiàn)同路，其他與之前一致。

（3）在防差錯(cuò)方面，即使飛行員在地面單發(fā)牽引飛機(jī)時(shí)出現(xiàn)了將“檢查”開關(guān)或“定時(shí)器”開關(guān)的誤操作，工作側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率桿在地面慢車以上位置則螺旋槳加溫工作，不工作側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)即使出現(xiàn)上述的機(jī)組誤操作也因功率桿不在地面慢車以上位置而使不工作側(cè)螺旋槳加溫系統(tǒng)不會(huì)工作，也就可避免不工作側(cè)槳葉燒蝕再次出現(xiàn)故障。

5 結(jié)語

通過以上螺旋槳加溫除冰系統(tǒng)槳葉燒蝕而引發(fā)對(duì)系統(tǒng)原理的改進(jìn)愿望，對(duì)螺旋槳除冰系統(tǒng)故障的分析和排除，進(jìn)一步對(duì)除冰系統(tǒng)工作原理有了更深的認(rèn)識(shí)和理解。通過故障總結(jié)與反思，已經(jīng)開始對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行嘗試改進(jìn)，目前只是在理論上的可行性進(jìn)行論證，此理論尚需經(jīng)多方努力和多次改進(jìn)完善、試驗(yàn)后得以驗(yàn)證。

作者簡(jiǎn)介：蔣鵬（1975— ），男，四川蓬溪。

Abstract： The MA60 aircraft propeller heating deicing system is one of the main part of the system of the aircraft. Some of the MA60 aircraft caused problems of aircraft stopped caused by the propeller ablation， the replacement of the paddle has brought huge economic loss to the airlines. Therefore， it is urgent to use heating propeller research as the foundation， through the installation and distribution of electrical components， to explore the idea of establishing a more reliable and stable MA60 aircraft propeller heating deicing system， and to improve the idea of the feasibility study.

Key words： turboprop aircraft； propeller； heating deicing