Cessna 172R飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)大功率抖動(dòng)故障分析

尹華兵

（中國(guó)民航飛行學(xué)院遂寧分院，四川遂寧629001）

Cessna 172R飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)大功率抖動(dòng)故障分析

尹華兵

（中國(guó)民航飛行學(xué)院遂寧分院，四川遂寧629001）

Cessna 172R飛機(jī)是目前世界上產(chǎn)量最大的輕型飛機(jī)，該機(jī)型是用于飛機(jī)駕駛員訓(xùn)練性能較好的飛機(jī)之一，是國(guó)內(nèi)最主要的初級(jí)教練機(jī)。針對(duì)Cessna 172R飛機(jī)多次發(fā)生大功率抖動(dòng)故障，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)原因進(jìn)行了總結(jié)，結(jié)合飛機(jī)SD卡中數(shù)據(jù)對(duì)該機(jī)發(fā)生大功率抖動(dòng)時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況進(jìn)行了分析，找到了故障根本原因，提出了有針對(duì)性的維護(hù)、使用要求，從而有效避免該類(lèi)故障的再次發(fā)生。

Cessna 172R飛機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)；駕駛員；初級(jí)教練機(jī)

Cessna 172R飛機(jī)被譽(yù)為美國(guó)賽斯納公司的經(jīng)典之作。這是目前世界上產(chǎn)量最大的輕型飛機(jī)，也是國(guó)內(nèi)通用航空使用數(shù)量最多的飛機(jī)，該機(jī)型是用于飛機(jī)駕駛員訓(xùn)練性能較好的飛機(jī)之一，是國(guó)內(nèi)最主要的初級(jí)教練機(jī)，如圖1所示。

圖1 Cessna 172R型飛機(jī)

1 故障現(xiàn)象

某訓(xùn)練單位在某日飛行訓(xùn)練中，機(jī)組反映起飛爬升過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，機(jī)組收油門(mén)后發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)。根據(jù)平時(shí)的日常維護(hù)結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)是一類(lèi)常見(jiàn)的故障。

第一次機(jī)務(wù)排故情況：地面試車(chē)為1 800 rmp時(shí)，檢查磁電機(jī)掉轉(zhuǎn)及電咀工作正常。檢查高壓導(dǎo)線(xiàn)狀況良好，下部電咀有部分積鉛，清潔全部（4個(gè)汽缸）電咀，地面試車(chē)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)全油門(mén)偶有抖動(dòng)，單磁全油門(mén)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，更換2個(gè)磁電機(jī)電容后，發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常。使用44 h后，機(jī)組再次反映起飛爬升過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。

第二次排故情況：清潔全部（4個(gè)汽缸）電咀，后地面試車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)全油門(mén)工作正常，全油門(mén)時(shí)左磁電機(jī)單磁工作偶有抖動(dòng)，根據(jù)故障情況更換左磁電機(jī)，地面試車(chē)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常。使用7 h后，機(jī)組反映起飛爬升過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)再次抖動(dòng)。查閱機(jī)隊(duì)故障信息，同批次兩架飛機(jī)在使用超過(guò)400 h后也出現(xiàn)同樣故障。

2 初步原因分析

Cessna 172R飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是水平對(duì)置氣冷式四缸活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，如果某一汽缸的輸出功率明顯不足，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸兩邊受力不平衡，出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。汽缸輸出功率受各種因數(shù)的影響，常見(jiàn)的原因如下：①電咀受到潮氣或沉積物的污染（積碳、積鉛、滑油等）★；②電咀自身性能衰減★；③磁電機(jī)定時(shí)不準(zhǔn)確★；④磁電機(jī)故障（電容、觸點(diǎn)、內(nèi)定時(shí)等）★；⑤不正確的混合比（過(guò)富油或過(guò)貧油）★；⑥不正確的電咀間隙；⑦電咀墊片處滲漏；⑧高壓導(dǎo)線(xiàn)絕緣層老化；⑨燃油分配系統(tǒng)故障。

注：帶“★”的為常見(jiàn)的故障原因。

根據(jù)三架飛機(jī)故障發(fā)生時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)系統(tǒng)部件（進(jìn)氣系統(tǒng)，燃油分配系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)）的詳細(xì)檢查情況及地面試車(chē)檢查，結(jié)合SD卡中數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工作狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間、燃油流量、排氣溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)綜合分析，判定認(rèn)為此次多起發(fā)動(dòng)機(jī)大功率抖動(dòng)故障是由于發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程電咀點(diǎn)火性能降低（降低的原因主要有污染、自身性能衰減）直接導(dǎo)致的。

圖2 起飛爬升過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工況截圖

飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，電咀受到污染（積碳、積鉛、滑油等），使其點(diǎn)火性能降低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。詳見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工況截圖，如圖2所示（在此僅附1架飛機(jī)分析部分截圖，其他飛機(jī)情況基本相同）。

圖3 起飛前發(fā)動(dòng)機(jī)工況截圖

從圖2可明顯看出，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（RPM—藍(lán)色曲線(xiàn)）發(fā)生了輕微的波動(dòng)，即機(jī)組感知的發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。

此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量（FF—綠色曲線(xiàn)）基本穩(wěn)定，1缸和2缸的排氣溫度（EGT—1缸黃色、2缸紅色曲線(xiàn)）基本穩(wěn)定，但3缸和4缸排氣溫度（EGT—3缸灰色、4缸粉色曲線(xiàn)）波動(dòng)明顯。波動(dòng)的主要原因是由于電咀點(diǎn)火性能降低，詳見(jiàn)圖3。

從圖3可明顯看出，從豎線(xiàn)處起始向右，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度（EGT）發(fā)生了明顯波動(dòng)，表明電咀此時(shí)點(diǎn)火性能已經(jīng)降低，直到飛機(jī)起飛前（飛行高度P.ALT-白色曲線(xiàn)出現(xiàn)陡增），發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間（約25 min）工作在低轉(zhuǎn)速（800～1 200 rpm）可能存在進(jìn)一步污染。起飛前，電咀受污染狀態(tài)未得到排除，電咀點(diǎn)火性能已經(jīng)受到影響，爬升過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生大功率抖動(dòng)。

3 抖動(dòng)的根本原因

此次發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)的根本原因?yàn)殡娋鬃陨硇阅芩p導(dǎo)致電咀點(diǎn)火性能降低。前兩次故障發(fā)生后，維修人員對(duì)所有電咀逐一進(jìn)行了地面跳火試驗(yàn)檢查，一切正常。電咀跳火試驗(yàn)（維護(hù)工作）僅僅是通過(guò)地面模擬電咀在汽缸的工作狀況（包括高壓氣體、高壓高頻電流等），檢查電咀跳火情況，以確定其可用性，但有一定局限性（不能模擬汽缸中的高溫高壓燃?xì)?、高溫和冷卻交替變化的溫度等），不能完全準(zhǔn)確判定電咀在特定的環(huán)境下性能的衰減情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)檢查，三架故障飛機(jī)所使用的電咀均為一個(gè)批次，對(duì)此次發(fā)生故障的三架飛機(jī)最終采取更換全部（4個(gè)汽缸）電咀的處理措施后，飛機(jī)使用正常。通過(guò)此實(shí)例表明對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)等故障的排除，首先要掌握清楚發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、使用和維護(hù)情況，要準(zhǔn)確診斷和正確排除；要做好分析和總結(jié)，在類(lèi)似的故障排除中應(yīng)按照先易后難、有的放矢的原則，這樣才能達(dá)到事半功倍的效果。

〔編輯：張思楠〕

V263.6

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.111

2095－6835（2017）16－0111－02