某型發(fā)動機調(diào)速器分油活門軸承失效對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響分析

張春海　王仕鵬

摘 要：本文根據(jù)某型發(fā)動機調(diào)速器的工作原理分析了調(diào)速器分油活門軸承失效的故障。解讀調(diào)速器構(gòu)造、原理，確定了調(diào)速器分油活門軸承失效對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。本文對發(fā)動機典型故障的排除具有參考意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；調(diào)速器分油活門軸承；發(fā)動機轉(zhuǎn)速；典型故障

中圖分類號：V231.56 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）23-0055-02

某型發(fā)動機是我國常用的渦輪螺旋槳發(fā)動機。該型發(fā)動機為等轉(zhuǎn)速發(fā)動機，通過調(diào)速器離心機構(gòu)感受發(fā)動機的轉(zhuǎn)速偏離，輸出螺旋槳液壓信號改變槳葉角，維持螺旋槳的需用扭矩和發(fā)動機輸出扭矩的平衡，從而使發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速恒定。

該型發(fā)動機在使用過程中常常出現(xiàn)因調(diào)速器問題導致的發(fā)動機轉(zhuǎn)速異常故障。本文對調(diào)速器工作過程進行了詳細的研究，為類似故障排除提供借鑒。

1 故障案例

某用戶使用的發(fā)動機出現(xiàn)空中轉(zhuǎn)速急劇下降現(xiàn)象，飛行員及時進行處置，飛機安全著陸。

經(jīng)現(xiàn)場檢查確定故障原因為調(diào)速器內(nèi)部故障，調(diào)速器返廠檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)速器分油活門軸承組件中軸承保持架斷裂。

2 工作原理

螺旋槳是飛機的主要推進器，其作用是將從發(fā)動機得到的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槭癸w機前進的拉力。配裝該型發(fā)動機的螺旋槳是可變距的：螺旋槳變大距時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低；螺旋槳變小距時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高。螺旋槳在工作過程中受油壓及槳葉橫向離心力作用下，一直處于變小距的趨勢。

當發(fā)動機的輸出扭矩與螺旋槳的需用扭矩平衡受到破壞時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速將增大或減小。這時調(diào)速器與螺旋槳協(xié)同工作，在發(fā)動機所有工作狀態(tài)和所有飛行狀態(tài)下，保持發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速恒定。

調(diào)速器屬于離心式轉(zhuǎn)速調(diào)速器（見圖1），由發(fā)動機帶動離心配重組件感受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的偏離，并將轉(zhuǎn)速的變化量轉(zhuǎn)化為離心配重組件的離心力來克服調(diào)速彈簧彈力，相應改變分油活門的位移，再通過分油襯套的液壓功率放大功能給螺旋槳變距機構(gòu)液壓信號，改變螺旋槳槳葉角，維持螺旋槳的需用扭矩和發(fā)動機輸出扭矩之間的平衡，從而使發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速恒定。

發(fā)動機的輸出功率與螺旋槳吸收的功率匹配時，此時在調(diào)速器的離心配重的離心力的軸向分力與分流活門軸承外環(huán)端面上的調(diào)速器彈簧的彈力互相作用下，分流活門和分油襯套處在中間位置（見圖2），分流活門的中凸邊將分油襯套的大距油路和定距油路之間的通道以及滑油回油路堵住。螺旋槳在油壓及槳葉橫向離心力作用下，雖有變小距的趨勢，但由于滑油無路回油，故槳距不變。因而發(fā)動機一直處在恒定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定地工作。

當發(fā)動機的輸出扭矩增加（供油量增大），而螺旋槳的需用扭矩未變或外界條件變化（如飛行高度上升，飛行速度增加等），螺旋槳需用扭矩減小，而發(fā)動機的輸出扭矩未變。在這些情況下，轉(zhuǎn)速上升，用增大槳距的方法恢復恒定轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)速上升時，調(diào)速器轉(zhuǎn)速相應增大（見圖3），離心配置離心力沿分流活門的軸向分力大于調(diào)速器彈簧的彈力，離心配重克服彈簧力抬起分油活門，分油襯筒隨之上移，定距油進入大距油腔，槳葉變大距，轉(zhuǎn)速下降，直至大距油路重新被分油襯筒中部凸肩封閉，恢復恒定轉(zhuǎn)速。

當發(fā)動機輸出扭矩減?。ü┯土繙p?。藭r螺旋槳需用扭矩未變或由于外界條件變化（如飛行高度下降，飛行速度減小等），螺旋槳需用扭矩增加，而發(fā)動機的輸出扭矩未變。在這些情況下，轉(zhuǎn)速下降，用減小槳距的方法恢復恒定轉(zhuǎn)速。

發(fā)動機供油減小，轉(zhuǎn)速下降時，調(diào)速器轉(zhuǎn)速相應減?。ㄒ妶D4），離心配置離心力沿分流活門的軸向分力小于調(diào)速器彈簧的彈力，分油活門下移，分油襯筒隨之下移，大距油腔與回油腔連接，螺旋槳在油壓及離心力的作用下槳葉變小距，轉(zhuǎn)速上升，直至恢復恒定轉(zhuǎn)速。

調(diào)速器作為發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制部件，控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速的主要方法是分油活門與分油襯筒的上、下的移動使定距油路與大距油路溝通或大距油路與回油路溝通。分油活門與分油襯筒上移定距油路與大距油路溝通，螺旋槳變大距，轉(zhuǎn)速降低。分油活門與分油襯筒下移大距油路與回油路溝通，螺旋槳變小距，轉(zhuǎn)速升高。

3 分析

故障發(fā)生時調(diào)速器分油活門軸承組件中的滾珠軸承保持架斷裂，軸承內(nèi)、外圈及滾珠脫開，調(diào)速彈簧的彈簧力直接作用在軸承外圈上，而與軸承內(nèi)圈配合的分油活門不再受彈簧力作用（見圖5），此時調(diào)速器分油活門及分油襯筒向上移動，定距油路與大距油路溝通，螺旋槳變大距；由于分油活門無法隨轉(zhuǎn)速下降而下移，定距油路與大距油路保持溝通狀態(tài)，螺旋槳大距油腔持續(xù)進油，導致螺旋槳持續(xù)變大距，發(fā)動機偏離恒定轉(zhuǎn)速持續(xù)下降且不恢復。

4 結(jié)語

發(fā)動機轉(zhuǎn)速異常下降的主要原因是調(diào)速器定距油路與大距油路溝通，螺旋槳槳葉變大距。

調(diào)速器分油活門軸承組件中軸承失效導致分油活門與分油襯筒上移，調(diào)速器定距油路與大距油路異常溝通，此時定距油持續(xù)進入大距油腔，螺旋槳槳葉持續(xù)變大距，轉(zhuǎn)速急劇下降。

參考文獻

[1]某型發(fā)動機技術(shù)說明書[S].株洲：中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，2017.

[2]某型發(fā)動機維修手冊[S].株洲：中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，2017.