某型發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車(chē)故障分析

熊英喜

摘 要：本文通過(guò)一例空中順槳停車(chē)故障，分析其自動(dòng)順槳原因，并敘述了某型發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理、扭矩自動(dòng)順槳工作原理及順槳停車(chē)排除故障樹(shù)，對(duì)此型發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車(chē)故障分析具有參考意義。

關(guān)鍵詞：順槳停車(chē)；故障分析；扭矩自動(dòng)順槳

中圖分類(lèi)號(hào)：V263.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0055-02

1 引言

某型發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)一種常用的單轉(zhuǎn)子高空渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，與四葉變距空氣螺旋槳配合工作，并通過(guò)螺旋槳操作系統(tǒng)改變螺旋槳槳葉角，來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)除慢車(chē)外的所有工作狀態(tài)轉(zhuǎn)速恒定，系統(tǒng)還設(shè)置了扭矩、負(fù)拉力、人工和緊急順槳裝置，以保證飛機(jī)飛行的安全可靠。

發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車(chē)指的是在發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)后，把螺旋槳的槳葉轉(zhuǎn)到與飛行方向接近平行狀態(tài)的操縱動(dòng)作，以減小阻力和避免損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車(chē)時(shí)，由于順槳停車(chē)故障涉及發(fā)動(dòng)機(jī)附部件和電路系統(tǒng)等范圍較廣，故障排查困難。其次，某些順槳停車(chē)故障存在偶發(fā)性，故障無(wú)法復(fù)現(xiàn)，導(dǎo)致故障排除更加艱巨。而本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)順槳故障進(jìn)行了詳細(xì)的研究，為類(lèi)似故障排除提供借鑒。

2 故障現(xiàn)象

某飛機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)，連續(xù)起飛，在爬升過(guò)程中，距地面高度100m時(shí)發(fā)現(xiàn)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)參數(shù)指示不正常，紅色故障告警燈亮，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車(chē)，飛機(jī)安全返航，飛機(jī)及機(jī)組無(wú)任何損傷。

3 故障分析

3.1 參數(shù)判讀

梳理分析故障發(fā)生前發(fā)動(dòng)機(jī)各工作參數(shù)的變化，情況見(jiàn)表1。

通過(guò)以上的數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)從19.7°推至105.3°過(guò)程中，燃油壓力和扭矩壓力未上升至規(guī)定值，轉(zhuǎn)速上升至98.5%未恢復(fù)平衡轉(zhuǎn)速（95.5-96.2%），持續(xù)39秒，收油門(mén)至56°時(shí)轉(zhuǎn)速一直保持在98%左右，而扭矩壓力下降至10kg/cm2以下，觸發(fā)了扭矩自動(dòng)順槳條件（油門(mén)56°以上，扭矩壓力低于10kg/cm2），發(fā)動(dòng)機(jī)故障信號(hào)燈亮，順槳泵開(kāi)始工作，進(jìn)行扭矩自動(dòng)順槳停車(chē)。

3.2 故障樹(shù)分析

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自動(dòng)順槳停車(chē)的機(jī)理，建立本次故障的故障樹(shù)（見(jiàn)圖1），根據(jù)故障樹(shù)開(kāi)展故障分析。

X01油門(mén)56°以上，停車(chē)電磁閥接通。

油門(mén)在56°以上時(shí)，如停車(chē)電磁閥接通，完全切斷燃油供給，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩將下降至10kg/cm2以下，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車(chē)。從參數(shù)判斷，停車(chē)前燃油壓力有20kg/cm2，與故障樹(shù)X01不符，可以排除。

X02發(fā)動(dòng)機(jī)喘振。

故障發(fā)生時(shí)，機(jī)組人員未聽(tīng)見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)存在異常聲音，從參數(shù)判斷，排氣溫度未出現(xiàn)上升現(xiàn)象，與故障樹(shù)X02不符，可以排除。

X03測(cè)扭泵故障導(dǎo)致扭矩壓力低。

測(cè)扭泵故障導(dǎo)致扭矩壓力低于10kg/cm2時(shí)，如油門(mén)處于56°以上，則會(huì)發(fā)生扭矩自動(dòng)順槳。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)和檢查，測(cè)扭泵工作正常。與故障樹(shù)X03不符，可以排除。

X11主燃油泵故障導(dǎo)致供油不暢通。

通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)及拆下主燃油泵進(jìn)行檢查，主燃油泵工作正常，X11可以排除。

X12燃調(diào)修正機(jī)構(gòu)異常減油。

機(jī)理：修正機(jī)構(gòu)會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用環(huán)境增加或減少供油量，若修正機(jī)構(gòu)異常減油，則會(huì)觸發(fā)扭矩自動(dòng)順槳條件，發(fā)生順槳停車(chē)。

通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車(chē)檢查，拆下修正機(jī)構(gòu)感溫棒分解檢查，修正機(jī)構(gòu)工作良好，X12可以排除。

X13燃調(diào)切油機(jī)構(gòu)切油，降低燃油供給。

機(jī)理：燃調(diào)上設(shè)有起動(dòng)切油機(jī)構(gòu)，如機(jī)構(gòu)工作異常，可在平衡轉(zhuǎn)速時(shí)切油以降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩降低，發(fā)生順槳停車(chē)。

現(xiàn)場(chǎng)檢查切油機(jī)構(gòu)，工作正常，無(wú)異常，X13可以排除。

M2燃調(diào)極限轉(zhuǎn)速切油機(jī)構(gòu)工作。

機(jī)理：極限轉(zhuǎn)速切油機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于極限切油轉(zhuǎn)速（出廠調(diào)定值100.2%-101.3%之間）時(shí)，會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)供油，若此時(shí)轉(zhuǎn)速仍不下降，則會(huì)一直降低供油量，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩降低至10kg/cm2時(shí)，會(huì)發(fā)生扭矩自動(dòng)順槳。

故障發(fā)生前，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一直高出平衡轉(zhuǎn)速范圍，且在98.5%附近波動(dòng)，符合發(fā)動(dòng)機(jī)極限轉(zhuǎn)速切油時(shí)的工作特征，經(jīng)測(cè)定此臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)極限切油轉(zhuǎn)速為99.5%，與故障前轉(zhuǎn)速范圍接近。

X21燃調(diào)內(nèi)部滑油泵故障。

機(jī)理：燃調(diào)內(nèi)部滑油泵上設(shè)有離心機(jī)構(gòu)，能跟隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的控制油壓，如滑油泵故障，會(huì)導(dǎo)致控制油壓不能真實(shí)反映發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而極限轉(zhuǎn)速切油機(jī)構(gòu)會(huì)異常切油，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車(chē)。

通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)，檢查極限切油轉(zhuǎn)速得知，燃調(diào)滑油泵工作正常，X21可以排除。

M3螺旋槳無(wú)法變大距。

機(jī)理：螺旋槳無(wú)法變大距時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將會(huì)上升超過(guò)平衡轉(zhuǎn)速，直至轉(zhuǎn)速達(dá)到極限切油轉(zhuǎn)速時(shí)，減少燃油供給，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車(chē)。

X31大距油路泄漏。

機(jī)理：螺旋槳變大距時(shí)，由調(diào)速器通過(guò)分流活門(mén)往大距油路中供油，從而推動(dòng)變距活塞使螺旋槳變大距。如大距油路出現(xiàn)泄漏，會(huì)造成螺旋槳無(wú)法變大距。

通過(guò)螺旋槳和調(diào)速器的分解檢查，大距油路中未發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，X31可以排除。

X32螺旋槳卡滯。

機(jī)理：螺旋槳卡滯于某一位置變大距時(shí)，由于螺旋槳旋轉(zhuǎn)阻力增加，大距油路不能推動(dòng)螺旋槳變大距。

螺旋槳分解檢查中發(fā)現(xiàn)槳套軸承保持架?chē)?yán)重磨損斷裂，增加了槳套軸承的工作阻力，可引起螺旋槳變距阻力大，無(wú)法變大距，無(wú)法排除。

X33調(diào)速器分流活門(mén)卡滯。

機(jī)理：調(diào)速器分流活門(mén)卡在下方位置時(shí)，大距油路與回油路相連，定距油無(wú)法往大距油路供油，大距油路無(wú)法建立油壓，從而螺旋槳無(wú)法變大距。

通過(guò)試車(chē)及調(diào)速器分解檢查，分流活門(mén)未見(jiàn)卡滯痕跡，調(diào)速器工作正常，X33可以排除。

根據(jù)對(duì)故障的上述機(jī)理分析、檢查以及結(jié)論，最終只有螺旋槳卡滯導(dǎo)致（X32）發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自動(dòng)順槳停車(chē)，不可排除。

3.3 螺旋槳卡滯故障分析

正常情況下，當(dāng)油門(mén)桿處于56°以上時(shí)，燃油調(diào)節(jié)器的扭矩自動(dòng)順槳連鎖電門(mén)接通。如圖2所示，扭矩壓力大于2.94MPa時(shí)，在扭矩滑油壓力作用下，扭矩自動(dòng)順槳傳感器的兩個(gè)電門(mén)都接在3、4點(diǎn)上，當(dāng)扭矩壓力下降至10kg/cm2以下時(shí)，扭矩自動(dòng)順槳傳感器的下電門(mén)跳向1、2兩點(diǎn)，發(fā)出扭矩自動(dòng)順槳信號(hào)至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車(chē)。

本次故障發(fā)生時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)從19.7°推至105.3°，槳套軸承保持架磨損斷裂導(dǎo)致螺旋槳卡滯無(wú)法變大距，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)速達(dá)到燃調(diào)極限切油轉(zhuǎn)速時(shí)開(kāi)始切油，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率（扭矩）降低，當(dāng)扭矩壓力低于10kg/cm2時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自動(dòng)順槳停車(chē)。

4 故障結(jié)論

發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車(chē)的原因?yàn)槁菪龢獦纵S承保持架磨損斷裂，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩低于10kg/cm2時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自動(dòng)順槳停車(chē)。

5 結(jié)語(yǔ)

順槳停車(chē)故障是某型螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的一類(lèi)綜合性故障，排查難度大，在熟知發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上建立故障樹(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)全面檢查，可以準(zhǔn)確定位故障原因，并舉一反三杜絕類(lèi)似故障再次發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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