某型飛機(jī)防冰系統(tǒng)無(wú)壓力故障分析

鄧世軍 黃海波 韓成杰

【摘?要】針對(duì)某型飛機(jī)壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門偶發(fā)打不開導(dǎo)致引氣系統(tǒng)無(wú)壓力故障，結(jié)合活門工作原理，采用故障樹分析法分析原因，對(duì)可能的故障件進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確認(rèn)故障原因，制定故障解決措施及故障驗(yàn)證方法。該故障分析、排除方法對(duì)類似活門可靠性故障排查具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門;故障分析;飛機(jī)防冰系統(tǒng)

0引言

某型飛機(jī)利用引自發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道除冰，壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰系統(tǒng)的控制附件，安裝在防冰系統(tǒng)引氣管路中，其功能是將引自發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓氣體調(diào)節(jié)至適合壓力值，提供給發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道除冰，并根據(jù)防冰系統(tǒng)工作需要打開/關(guān)閉引氣源。

1壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門工作原理

壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門主要由控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成（見圖1所示），控制機(jī)構(gòu)由過濾器、接通活門、電磁鐵、調(diào)壓機(jī)構(gòu)等組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由感壓管、中石墨環(huán)、套閥等組成。

飛機(jī)防冰系統(tǒng)工作時(shí)，壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門隨即開始工作，電磁鐵（6）通電，帶動(dòng)接通活門（5）運(yùn)動(dòng)，接通活門的上活門關(guān)閉，下活門打開，活門入口處引自發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓氣體進(jìn)入調(diào)壓機(jī)構(gòu)（7），經(jīng)過調(diào)壓機(jī)構(gòu)（7）之后，將入口壓力調(diào)為基準(zhǔn)壓力，并傳入套閥（3）的控制腔A，套閥（3）在控制腔壓力的作用下，打開主氣流通道，使入口氣體經(jīng)此通道流入出口開始向系統(tǒng)供氣。反饋腔B有感壓管（1）傳輸?shù)某隹趬毫?，在套閥（3）上產(chǎn)生一個(gè)關(guān)閉力，活門打開與關(guān)閉由反饋腔B和控制腔A的壓力控制。當(dāng)電磁鐵（6）斷電時(shí)，接通活門（5）上活門打開，控制腔壓力被釋放掉，套閥（3）在進(jìn)口壓力（進(jìn)口壓力作用在套閥的凸緣上）和反饋腔壓力共同作用下迅速移向關(guān)閉位置，從而停止向系統(tǒng)供氣。

當(dāng)調(diào)壓機(jī)構(gòu)異?？r(shí)，安全活門打開使控制腔排氣，防止活門出口壓力過高。

2故障分析

2.1故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)飛行中連續(xù)發(fā)生兩起防冰系統(tǒng)無(wú)工作壓力故障。

2.2故障原因

結(jié)合飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰系統(tǒng)管路走向及工作原理，初步判斷故障原因?yàn)閴毫φ{(diào)節(jié)關(guān)斷活門在工作時(shí)打不開，導(dǎo)致防冰系統(tǒng)無(wú)工作壓力。

對(duì)出現(xiàn)故障的2套壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門進(jìn)行性能復(fù)試，故障未復(fù)現(xiàn)。經(jīng)查詢活門實(shí)際工作狀態(tài)（工作介質(zhì)溫度、電壓要求），模擬活門實(shí)際工況重新試驗(yàn)，2套活門在開關(guān)試驗(yàn)分別在進(jìn)行第20次、第22次時(shí)出現(xiàn)活門打不開故障，故障復(fù)現(xiàn)。

對(duì)活門打不開故障原因進(jìn)行分析及排查，根據(jù)活門的復(fù)試情況，活門在正常電壓時(shí)可以打開，且活門的調(diào)壓性能正常，可以排除套閥卡滯、反饋腔壓力高、控制腔壓力低等因素，故重點(diǎn)對(duì)電磁鐵通電無(wú)動(dòng)作底事件和接通活門卡滯進(jìn)行排查。（見圖2）。

3故障排查

3.1底事件1電磁線圈斷路排查：

用電阻表檢查電磁鐵中電磁線圈電阻，滿足設(shè)計(jì)要求，線圈外部無(wú)燒蝕現(xiàn)象。該底事件可以排除。

3.2底事件2電磁線圈短路排查：

用絕緣電阻表檢查A、B插針與殼體的絕緣電阻，兩套活門的A、B插針與殼體絕緣電阻均為500MΩ。該底事件可以排除。

3.3底事件3電磁鐵內(nèi)部有異物排查：

分解電磁鐵，檢查電磁鐵內(nèi)部，無(wú)異物。該底事件可以排除。

3.4底事件4動(dòng)、靜鐵芯銹蝕排查：

分解電磁鐵，檢查電磁鐵中的動(dòng)鐵芯組件、靜鐵芯，均無(wú)銹蝕。該底事件可以排除。

3.5底事件5通電時(shí)動(dòng)鐵芯摩擦力變大排查：

將兩套活門上的電磁鐵重新裝配，室溫下，不通電時(shí)，動(dòng)鐵芯組件存在摩擦力，接通電壓后，檢查動(dòng)鐵芯的動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)動(dòng)鐵芯組件運(yùn)動(dòng)有傾斜，動(dòng)鐵芯組件中的頂桿與靜鐵芯接觸，摩擦力變大。該底事件不能排除。

3.6底事件6電磁鐵吸力設(shè)計(jì)裕度不足排查：

將兩套活門上的電磁鐵放在高溫箱中給電磁鐵接通實(shí)際工作電壓，連續(xù)進(jìn)行通斷電試驗(yàn)，第1套電磁鐵在通電第16次時(shí)，電磁鐵無(wú)法吸合。第2套電磁鐵在通電第19次時(shí)，電磁鐵無(wú)法吸合。該底事件不能排除。

3.7底事件7接通活門卡滯排查：

將接通活門從活門上分解下來(lái)，檢查接通活門的運(yùn)動(dòng)情況，接通活門運(yùn)動(dòng)靈活，在開關(guān)試驗(yàn)時(shí)接通活門均能正常關(guān)閉，通過以上驗(yàn)證可以排除接通活門卡滯底事件。

通過以上分析，兩套活門打不開是由電磁鐵通電無(wú)動(dòng)作造成。電磁鐵通電無(wú)動(dòng)作可由通電時(shí)動(dòng)鐵芯組件摩擦力變大、電磁鐵吸力設(shè)計(jì)裕度不足造成。

4故障排除及驗(yàn)證

進(jìn)一步對(duì)造成故障機(jī)理進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的解決措施。

4.1通電時(shí)動(dòng)鐵芯組件摩擦力變大排除

在電磁鐵設(shè)計(jì)過程中，由于動(dòng)鐵芯組件與電磁鐵殼體配合尺寸設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)鐵芯組件一端與電磁鐵殼體內(nèi)孔間隙較小，在該間隙范圍內(nèi)，電磁鐵通電時(shí)，電磁鐵殼體會(huì)對(duì)動(dòng)鐵芯產(chǎn)生較大的側(cè)吸力。

將電磁鐵殼體與動(dòng)鐵芯組件配合內(nèi)孔尺寸增大，當(dāng)動(dòng)鐵芯組件貼近線圈架時(shí)，動(dòng)鐵芯組件外圓與電磁鐵殼體內(nèi)孔的一側(cè)的間隙相應(yīng)增大。采用原線圈及改進(jìn)后的電磁鐵殼體進(jìn)行試驗(yàn)，側(cè)吸力減小明顯。

4.2電磁鐵吸力設(shè)計(jì)裕度不足排除

電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸及電磁線圈確定后，電磁鐵的吸力主要是由電磁鐵內(nèi)部溫度、工作電壓決定的。隨著電磁鐵內(nèi)部溫度的升高，電磁線圈的電阻增大，磁性材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)降低，電磁鐵的吸力會(huì)減小;隨著工作電壓的減小，電磁線圈的電流會(huì)減小，電磁鐵的吸力也會(huì)減小。經(jīng)過計(jì)算，活門電磁鐵的吸力裕度較小，在飛機(jī)上綜合環(huán)境下可能導(dǎo)致動(dòng)鐵芯組件無(wú)動(dòng)作。通過增大電磁鐵漆包線的直徑和增加線圈圈數(shù)，將活門的電磁鐵的吸力裕度改大。

對(duì)改進(jìn)后的電磁鐵殼體及改進(jìn)后的線圈進(jìn)行試驗(yàn)，側(cè)吸力明顯減小，電磁鐵向下的吸力明顯增大。磁動(dòng)勢(shì)增加對(duì)側(cè)吸力的增加影響較小，故電磁線圈改進(jìn)不會(huì)影響電磁鐵的吸合。

4.3驗(yàn)證

改進(jìn)后的兩套電磁鐵進(jìn)行了廠內(nèi)相關(guān)摸底試驗(yàn)及模擬實(shí)際環(huán)境溫度通/斷電試驗(yàn)，兩套活門電磁鐵工作均正常。活門裝機(jī)后，發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車檢查，飛機(jī)防冰系統(tǒng)工作壓力正常。隨后，飛機(jī)飛行驗(yàn)證，防冰系統(tǒng)正常工作，故障排除。

5結(jié)束語(yǔ)

在本故障的排除中，對(duì)于故障定位后，對(duì)故障機(jī)理深入分析，制定相應(yīng)改進(jìn)措施，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，徹底解決了活門打不開偶發(fā)故障。本次故障的研究具有一定的通用性，對(duì)壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門偶發(fā)打不開類似故障的處理有一定的指導(dǎo)意義。

（作者單位：航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）