診斷發(fā)動機排氣溫度顯示記錄異常的方法研究

張曉光，管清友

（航空工業(yè)沈飛集團公司，遼寧 沈陽110850）

航空發(fā)動機是飛機的心臟，而發(fā)動機的排氣溫度更是直觀地反映發(fā)動機工作狀態(tài)性能的重要參數(shù)。發(fā)動機排氣溫度顯示途徑主要有主顯示器顯示、輔助顯示器顯示，以及地勤人員判斷的飛行參數(shù)記錄等。發(fā)動機排氣溫度主要是由分布于發(fā)動機艙的熱電偶感應(yīng)溫度的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，以模擬量信號輸出，經(jīng)過溫度補償?shù)男问絺魉偷礁黠@示記錄系統(tǒng)。

1 機理分析

1.1 溫度補償效應(yīng)

熱電偶是常用的溫度檢測元件，由兩根材料不同的金屬導(dǎo)線焊接，分為兩端：熱端感受溫度，冷端輸出。熱電偶只有在冷端溫度不變的條件下，其熱電勢才與熱端溫度呈單值函數(shù)關(guān)系。但實際應(yīng)用中，隨著發(fā)動機排氣溫度在20～800℃之間的連續(xù)變化，需在熱電偶的冷端進行償法，通常采用補償導(dǎo)線法，原理如下[1]：

補償導(dǎo)線法即采用一對熱電性與熱電偶相同的金屬絲將熱電偶的冷端連接，一般溫度補償導(dǎo)線的介質(zhì)導(dǎo)線電阻規(guī)格為高端約1.4Ω/m，低端約0.6Ω/m.

1.2 顯示記錄機理

發(fā)動機熱電偶感應(yīng)發(fā)動機排氣溫度的變化后產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，主要用于輔助顯示器顯示、發(fā)動機參數(shù)解算、主顯示器顯示、參數(shù)記錄。信號傳輸信號補償始終遵循高端、低端補償邏輯，中間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸可采用GJB422、GJB429、1553B及光纖信號等形式傳輸。示意圖如圖1所示。

圖1 排氣溫度顯示示意圖

2 排氣溫度顯示記錄異常故障樹分析

發(fā)動機排氣溫度顯示記錄異常情況主要有超標、擺動以及各顯示記錄不一致等。根據(jù)排氣溫度顯示工作原理，結(jié)合工作實際分析，確定引起排氣溫顯示記錄異常的主要原因有如下15個底事件構(gòu)成，故障樹如圖2所示。

圖2 排氣溫度顯示記錄異常故障樹

2.1 成品問題

成品問題主要有：發(fā)動機熱電偶、發(fā)動機參數(shù)解算部件、輔助顯示器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件、參數(shù)記錄部件。

2.2 線路問題

（1）常態(tài)斷路問題

常態(tài)線路檢查包括測量線路導(dǎo)通性、絕緣性、電阻值，進而排除常態(tài)斷路情況。

（2）虛接斷路問題

1）連接器未安裝到位：常規(guī)檢查連接器用多個鍵和殼體上相應(yīng)的鍵槽定位，當連接到位后會聽到“咔噠”聲。

2）接觸偶接觸不充分：電連接器“針、孔”未見存在“縮膛”、“彎針”、“倒針”，接觸偶材質(zhì)如鎳鉻、鎳硅、銅、鍍金等存在氧化或附著物等問題。

（3）常態(tài)短路問題

通過對線纜間電阻及絕緣情況測量，可以排除常態(tài)短路情況。

（4）其他虛接短路問題

主要包括：壓接點虛接短路、連接器虛接短路，通過對連接器及壓接點分解或測量信號之間，信號與地之間的電阻及絕緣檢查可排查。

（5）多余物造成的虛接短路：連接器內(nèi)存在導(dǎo)電性質(zhì)的多余物也可造成線路虛接。

（6）溫度補償電纜問題

主要有：高、低端的溫度補償線反接，電纜敷設(shè)錯誤或者未采用高、低端補償電纜。

3 實例驗證

某機地面試車時發(fā)現(xiàn)，輔助顯示器與主顯示器的發(fā)動機排氣溫度不一致，隨著發(fā)動機試車時間及溫度的變化而變化，最高達40℃.

3.1 數(shù)據(jù)分析

對比試車時數(shù)據(jù)，見附表1.輔助顯示器顯示的排氣溫度偏高，主顯示器顯示的排氣溫度與發(fā)動機狀態(tài)要求控制溫度基本一致，輔助顯示器顯示的排氣溫度異常。

表1 排氣溫度對比圖表

3.2 故障定位

檢查輔助顯示器至熱電偶端的高、低端補償電纜，記錄電阻值，數(shù)據(jù)見附表2.

表2 輔助顯示器補償電纜電阻

約3.5 m電纜，此長度與座艙內(nèi)輔助顯示器至中間連接器段補償導(dǎo)線長度相當。

檢查座艙內(nèi)輔助顯示器補償電纜并測量電阻值。數(shù)據(jù)見附表3.

由數(shù)據(jù)計算故障飛機補償導(dǎo)線高、低端電阻比不滿足理論上2.33電阻比要求。溫度補償導(dǎo)線電阻值與理論上電阻有偏差。說明補償導(dǎo)線部分線段未按要求進行敷設(shè)。通過計算，錯誤補償電纜長度為：

表3 座艙內(nèi)輔助顯示器補償電纜電阻

由表3數(shù)據(jù)分析，輔助顯示器的補償線纜高低端反接。

3.3 故障驗證

調(diào)整溫度補償電纜后試車驗證輔助顯示器和主顯示器顯示的發(fā)動機排氣溫度正常。

4 結(jié)束語

發(fā)動機排氣溫度，作為發(fā)動機的一項重要工作常數(shù)，指示異常將直接導(dǎo)致試飛員對發(fā)動機狀態(tài)判定錯誤，尤其特情下處置稍有不慎將導(dǎo)致發(fā)動機空中停車的安全事故。本文通過對發(fā)動機排氣溫度顯示記錄的理論分析，以故障樹的形式對各底事件進行了說明，并通過實例方式加以驗證此種分析方法的真實有效性，希望能以此文對航空機務(wù)人員處理類似問題提供有效地幫助。