直9系列直升機(jī)關(guān)泵停車故障分析

周軍 李維寶 郝鋼

摘要：針對直9系列直升機(jī)關(guān)泵停車故障，通過描述故障現(xiàn)象和調(diào)查故障發(fā)生時(shí)機(jī)，分析探討了故障產(chǎn)生原因，確定了故障的排除措施，得到幾點(diǎn)啟示，對外場排故有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：直9系列直升機(jī);wz8發(fā)動(dòng)機(jī);停車

0引言

直9系列直升機(jī)是目前陸軍航空兵部隊(duì)的主戰(zhàn)機(jī)種之一，該系列直升機(jī)配裝wz8系列發(fā)動(dòng)機(jī)。自交付使用以來，共發(fā)生16起關(guān)閉油箱增壓泵時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停車故障，該故障嚴(yán)重危及飛行安全。故障發(fā)生后，多次組織攻關(guān)排查，直至2013年才徹底排除。

1故障現(xiàn)象

直9系列直升機(jī)在地面起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，接通油箱增壓泵1分鐘后，按起動(dòng)按鈕起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)成功。按照飛行手冊的規(guī)定，此時(shí)需關(guān)斷增壓泵并檢查其工作是否良好，目的是確保直升機(jī)飛行過程中增壓泵工作正常。正常情況下，關(guān)閉增壓泵做檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)熄火停車。但實(shí)際在進(jìn)行該項(xiàng)檢查時(shí)，多次出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速Ng、渦輪后燃?xì)鉁囟萒4等參數(shù)的大幅波動(dòng)，甚至熄火停車。

2故障排查

2.1故障調(diào)查

根據(jù)故障現(xiàn)象調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本故障存在三個(gè)特點(diǎn)。一是發(fā)生時(shí)機(jī)，熄火停車的直升機(jī)一般都是新機(jī)的首次開車、直升機(jī)長期停放后第一次開車或直升機(jī)定檢后第一次開車;二是與直升機(jī)所處的環(huán)境沒有關(guān)系;三是故障發(fā)生后，故障不重現(xiàn)。

2.2故障分析

對與故障相關(guān)的因素進(jìn)行排查分析。正常工作的發(fā)動(dòng)機(jī)雖然發(fā)生熄火停車故障，但故障后發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)良好，由此可以判定停車的原因有兩個(gè)方面，即富油熄火停車和貧油熄火停車。發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流道不會(huì)存在異常，空氣流量正常，那么導(dǎo)致問題發(fā)生的只能是發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油流量異常。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵正常的情況下，燃油流量不會(huì)突然增加，那么只能是燃油流量突然減少導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)貧油熄火停車，即燃油流量在油箱增壓泵關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)了突然變小的情況。

再進(jìn)一步分析，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵和油箱增壓泵均正常的情況下，燃油流量突然變小，只能是直升機(jī)到發(fā)動(dòng)機(jī)的油路出現(xiàn)了問題。最初，判斷出現(xiàn)故障的原因是燃油泄露導(dǎo)致，并且采取了防泄漏措施，加強(qiáng)了對燃油系統(tǒng)泄漏情況的檢查，但關(guān)泵停車問題仍時(shí)有發(fā)生。最后，通過進(jìn)一步分析故障發(fā)生的特點(diǎn)和現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)燃油管路中存在未排盡的空氣，在進(jìn)行關(guān)泵檢查工作時(shí)，發(fā)生了發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵氣塞問題，導(dǎo)致進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的燃油流量突然減少。

發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵氣塞必須具備兩個(gè)條件：一是管路里有氣體能隨燃油進(jìn)入齒輪泵，二是齒輪泵出口存在燃油，將空氣封閉在齒輪泵中。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)齒輪泵存在燃油是不言而喻的。為查找燃油管路中的空氣，對發(fā)動(dòng)機(jī)低壓燃油系統(tǒng)（見圖1）進(jìn)行逐一排查，發(fā)現(xiàn)燃油壓力傳感器管道由于安裝位置末端上翹，使得管路內(nèi)不僅存在空氣，而且在增壓泵工作1分鐘時(shí)不會(huì)被排出，但在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行關(guān)泵停車動(dòng)作時(shí)這部分空氣才可能進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油管路，從而進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵，造成齒輪泵內(nèi)氣塞，流量降低，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停車。

根據(jù)發(fā)生故障的時(shí)機(jī)特點(diǎn)，判斷在故障發(fā)生時(shí)直升機(jī)燃油管路中沒有燃油，此時(shí)管道中的氣體壓力為當(dāng)?shù)貧鈮?，假定?個(gè)大氣壓，管道容積為V;在接通增壓泵后，燃油將管道中的空氣壓縮后，氣壓為1.2個(gè)大氣壓，氣體容積為V1;在關(guān)閉增壓泵時(shí)，氣體壓力為0.8個(gè)大氣壓，容積為V2。根據(jù)氣體狀態(tài)方程，在溫度不變的情況下，PV=常數(shù)，結(jié)果是V2>V，即此時(shí)從測壓管中有一股空氣進(jìn)入燃油管路。經(jīng)計(jì)算，V2-V=3.5cm3，見圖2。故障發(fā)生后，管路中的空氣就被排出，這也是為什么只在三個(gè)特定時(shí)機(jī)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)泵停車故障，且故障發(fā)生后不會(huì)立即復(fù)現(xiàn)的原因。

2.3排故措施

上述分析表明，由于測壓管路的安裝角度問題，打開增壓泵后管路中的空氣是無法排出的。如果改變測壓管路的安裝角度，使管路末端不上翹，那么氣體就是可以排出的，也就不會(huì)發(fā)生關(guān)泵停車故障。因此，排故措施是將測壓管路的安裝角度控制在90°以內(nèi)。

2.4故障排查驗(yàn)證

理論分析，發(fā)動(dòng)機(jī)停車的原因是燃油增壓泵關(guān)閉后形成氣塞，使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常，導(dǎo)致熄火停車。通過在試車臺(tái)和直升機(jī)上的排查驗(yàn)證，確定了故障原因并驗(yàn)證了改進(jìn)措施。

3啟示

從16起直9系列直升機(jī)關(guān)泵停車故障的發(fā)生、調(diào)查、分析和驗(yàn)證，得到以下幾點(diǎn)啟示。

1）異常現(xiàn)象必有對應(yīng)的原因。

2）專業(yè)基礎(chǔ)對排除故障非常重要。

3）在問題未經(jīng)再現(xiàn)情況下，不能輕易下結(jié)論。

4）不能就事論事，要善于發(fā)現(xiàn)規(guī)律（停放、定檢）。

5）高度重視油路，確保不積氣，包括燃油、滑油、液壓油。