某型支線客機(jī)發(fā)動機(jī)N2非正常運轉(zhuǎn)排故分析

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民航客機(jī)發(fā)生故障時，一般是根據(jù)中央計算機(jī)記錄的故障信息，如EICAS/ECAM警告信息、CMS維護(hù)信息等，以及設(shè)備、控制面板上的故障指示燈，參考故障隔離手冊（FIM/TSM)，查詢對應(yīng)的條目進(jìn)而找到排故程序。然而，對于有些不常見的、觀察到的故障現(xiàn)象，不一定包括在故障隔離手冊中，此時需要根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合系統(tǒng)原理和經(jīng)驗進(jìn)行分析，針對性地制定排故方案。本文就某型支線客機(jī)的一起發(fā)動機(jī)N2非正常運轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行排故分析，以供參考。

1 故障現(xiàn)象

一架國產(chǎn)支線客機(jī)航前通電自檢完成后，三套液壓系統(tǒng)電動泵（ACMP)工作，左、右發(fā)FADEC上電狀態(tài)，駕駛艙EICAS顯示器上右發(fā)N2轉(zhuǎn)速指示為4.2%，左發(fā)正常，大約2分鐘后，N2轉(zhuǎn)速歸零。做NVM清除測試時，右發(fā)N2轉(zhuǎn)速指示增加，最高達(dá)5.5%，左發(fā)正常，關(guān)斷液壓系統(tǒng)后，右發(fā)N2轉(zhuǎn)速歸零。再次使用電動泵對三套液壓系統(tǒng)增壓，右發(fā)N2轉(zhuǎn)速緩慢上升，左發(fā)正常，關(guān)斷液壓系統(tǒng)后，右發(fā)N2轉(zhuǎn)速歸零。

2 原理分析

根據(jù)故障現(xiàn)象描述，該故障現(xiàn)象與液壓系統(tǒng)有直接關(guān)系。因此，對液壓系統(tǒng)以及與發(fā)動機(jī)的機(jī)械接口進(jìn)行重點分析。

2.1 液壓系統(tǒng)架構(gòu)

該飛機(jī)液壓系統(tǒng)由三套獨立的分系統(tǒng)1#、2#、3#系統(tǒng)組成，三套系統(tǒng)液壓油相互獨立，互不影響。每套系統(tǒng)都配置有主泵、備用泵、蓄壓器、自增壓油箱、油濾組件及控制閥。1#與2#系統(tǒng)基本相同，主泵為發(fā)動機(jī)驅(qū)動泵（EDP)，備用泵為交流電動泵（ACMP)。3#系統(tǒng)配有兩臺交流電動泵（ACMP)，互為備份。

2.2 液壓系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)接口及故障原理分析

根據(jù)該機(jī)型的液壓系統(tǒng)架構(gòu)，3#液壓系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)無機(jī)械連接，1#、2#液壓系統(tǒng)的EDP分別位于左發(fā)、右發(fā)附件齒輪箱上。

EDP為柱塞式定壓變量泵，安裝在發(fā)動機(jī)附件齒輪箱（AGB)后部，通過聯(lián)軸器與發(fā)動機(jī)齒輪箱相聯(lián)，隨發(fā)動機(jī)起動而工作。發(fā)動機(jī)起動時，高壓轉(zhuǎn)子（N2)的轉(zhuǎn)動依次通過進(jìn)口齒輪箱（IGB)、徑向傳動軸（RDS)和轉(zhuǎn)換齒輪箱（TGB)傳遞給附件齒輪箱（AGB)，從而帶動EDP運轉(zhuǎn)，整個機(jī)械傳動路徑如圖1所示。

圖1 該型飛機(jī)EDP機(jī)械傳動路徑示意圖

由于整個傳動機(jī)構(gòu)是通過軸和齒輪機(jī)械連接的，根據(jù)上述傳動原理分析，2#系統(tǒng)EDP的轉(zhuǎn)動可以反向依次驅(qū)動發(fā)動機(jī)AGB、TGB、RDS、IGB，從而帶動發(fā)動機(jī)N2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。同時，根據(jù)柱塞式液壓泵的工作原理，當(dāng)泵的輸出端接入壓力后，可以反向驅(qū)動柱塞，使泵的輸入軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，成為轉(zhuǎn)動輸出軸。因此，在2#液壓系統(tǒng)ACMP工作的情況下，能否導(dǎo)致EDP的轉(zhuǎn)動值得探討，下面對2#液壓系統(tǒng)的原理進(jìn)行分析。

2#液壓系統(tǒng)主要部件包括自增壓油箱（Bootstrap Reservoir)、兩個液壓泵（EDP和ACMP)、壓力濾組件（Pressure Filter Module)、回油濾（Return Filter)、殼體回油濾（Case Drain Filter)、蓄壓器（System Accumulator)以及各液壓用戶等。自增壓油箱為EDP和ACMP提供液壓油，EDP在發(fā)動機(jī)的機(jī)械驅(qū)動下、ACMP在交流電的驅(qū)動下，通過泵內(nèi)柱塞往復(fù)運動，將吸入的液壓油壓力增加至3000psi，經(jīng)過壓力濾組件過濾，供液壓用戶作動，完成作動后液壓油通過回油路，經(jīng)回油濾回到液壓油箱。2#液壓系統(tǒng)原理簡圖如圖2所示。

壓力濾組件中，在EDP和ACMP兩個泵的壓力油路上各設(shè)置了一個入口單向閥，以防止EDP和ACMP中的油液互相交叉流動，使得不同壓力油路中的液壓油進(jìn)入壓力油濾后只會由油濾出口流出，不會流入其他壓力油路中。根據(jù)原理圖和上述分析，若壓力油濾中EDP壓力油路入口單向閥（圖2中Pressure Filter Module藍(lán)圈處)故障在打開位，將導(dǎo)致由ACMP增壓后的油液反向通過該單向閥并到達(dá)EDP（圖2中虛線箭頭所示流向)，在3000psi壓力油的驅(qū)動下，EDP相當(dāng)于柱塞馬達(dá)，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器帶動發(fā)動機(jī)附件齒輪箱，進(jìn)而驅(qū)動發(fā)動機(jī)N2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

3 排故過程

3.1 故障定位及確認(rèn)

圖2 該型飛機(jī)2#液壓系統(tǒng)簡化原理圖

首先查看該機(jī)型的故障隔離手冊（FIM)，未發(fā)現(xiàn)有類似現(xiàn)象的排故程序。查詢歷史故障記錄，運營中未有報告過類似故障。

根據(jù)故障現(xiàn)象描述和上述分析，初步判斷故障原因為壓力濾中EDP入口單向閥故障。為了定位故障，拆下2#液壓系統(tǒng)的壓力濾組件，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有異物卡在壓力濾EDP入口單向閥閥芯上，導(dǎo)致閥芯無法關(guān)閉，ACMP產(chǎn)生的壓力油反向驅(qū)動了EDP及發(fā)動機(jī)N2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

3.2 故障排除及污染物排查

將壓力濾組件EDP入口單向閥芯的異物取下，經(jīng)對材料化驗分析，該異物為一小段密封圈。異物的可能來源為：出廠前安裝時帶入、航線維護(hù)過程中帶入、液壓系統(tǒng)部件密封圈損壞脫落。為判斷是否為液壓系統(tǒng)部件密封圈損壞導(dǎo)致，查詢廠家工程文件，對該段密封圈的材質(zhì)及規(guī)格與機(jī)上液壓系統(tǒng)部件密封圈進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)卸壓閥、壓力濾組件、回油濾、殼體回油濾內(nèi)部的密封圈材質(zhì)與之一致。為了確認(rèn)是否有上述部件密封圈損壞，且損壞后是否導(dǎo)致其他單向閥閥芯卡阻，執(zhí)行以下工作：

1)將壓力濾組件異物去除，重新裝機(jī)后，完成2#液壓系統(tǒng)增壓試驗，操縱各液壓用戶（舵面、剎車、反推等)數(shù)次，檢查相關(guān)參數(shù)是否正常。

2)在2#液壓系統(tǒng)增壓的情況下，檢查卸壓閥、壓力濾組件、回油濾、殼體回油濾以及液壓系統(tǒng)各快卸接頭、主要部件處是否發(fā)生外部滲漏。

3)對2#液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)卸壓，依次拆下壓力濾濾杯、回油濾濾杯、殼體回油濾濾杯后，觀察油濾是否發(fā)生滲漏，以判斷是否因密封圈損壞而發(fā)生內(nèi)漏；對2#液壓系統(tǒng)的各快卸接頭進(jìn)行斷開并觀察是否有液壓油滲漏，以判斷是否有密封圈殘段造成接頭處閥芯卡阻。

執(zhí)行完以上工作，未發(fā)現(xiàn)異常及外部滲漏、內(nèi)部滲漏，可排除液壓系統(tǒng)部件密封圈損壞脫落帶入殘段的可能。但是，到底是由出廠前安裝時帶入還是航線維護(hù)過程中帶入，已無法查證。

由于不能徹底排除2#液壓系統(tǒng)油液中仍然有密封圈殘段的可能，主制造商對存在密封圈殘段的影響進(jìn)行風(fēng)險評估，確認(rèn)不影響飛行安全，考慮到執(zhí)行全套液壓系統(tǒng)換油成本高且無必要，因此未建議換油和清洗液壓系統(tǒng)。經(jīng)過幾次對2#液壓系統(tǒng)壓力濾組件的間隔檢查，均正常，認(rèn)為污染物已排除。

4 總結(jié)

本文對某型支線客機(jī)運營中的一起液壓系統(tǒng)油液污染物導(dǎo)致發(fā)動機(jī)N2非正常運轉(zhuǎn)問題進(jìn)行了剖析。對此類故障定位，要求熟悉系統(tǒng)架構(gòu)和原理，對于具有一定該機(jī)型維護(hù)經(jīng)驗的工程師而言，定位故障的難度不大，然而對于造成故障的根源分析以及后續(xù)擴(kuò)大檢查的措施，需要更加專業(yè)的理論和工程支持，航空公司需要在制造廠家的協(xié)助下完成后續(xù)排故。文中分析的故障在航線運營中首次出現(xiàn)，對于后續(xù)客戶更好地理解故障機(jī)理、制定排故措施有一定的指導(dǎo)作用。

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