進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒原理及常見(jiàn)故障

黃華　朱明　密世乾

摘要：進(jìn)氣導(dǎo)向葉片（IGV）作動(dòng)筒是APU系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，本文分析了進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒的原理及常見(jiàn)故障，并詳細(xì)剖析了兩種常見(jiàn)故障代碼，為進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒的部件維修和航線排故提供技術(shù)指引。

關(guān)鍵詞：進(jìn)氣導(dǎo)向葉片;進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒;APU;APS3200，故障代碼;部件維修

0 引言

進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒簡(jiǎn)稱IGVA，其作用是在APU低功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械傳輸控制進(jìn)氣導(dǎo)向葉片的角度，降低進(jìn)氣攻角，減少APU引氣流量，達(dá)到防止喘振的目的。APU電子控制盒（ECB）根據(jù)APU轉(zhuǎn)速，發(fā)送電流指令控制IGVA內(nèi)部的伺服閥，通過(guò)燃油液壓力控制IGVA作動(dòng)桿的行程，并機(jī)械傳輸控制進(jìn)氣導(dǎo)向葉片的角度;同時(shí)IGVA內(nèi)部線性可變差動(dòng)傳感器，反饋IGVA作動(dòng)桿的實(shí)際位置給ECB，形成閉環(huán)控制。鑒于IGVA是APU系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，且APS3200型APU的IGVA故障率較高，本文對(duì)該型IGVA原理和常見(jiàn)故障進(jìn)行剖析，為航線維護(hù)和附件維修工作提供技術(shù)支持，以減少排故時(shí)間，提高部件的可靠性。

1 進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒工作原理

該型IGVA為燃油系統(tǒng)液壓力作動(dòng)筒，由殼體、伺服閥、線性可變差動(dòng)傳感器（LVDT）、活塞、作動(dòng)桿組成，油路接口包括回油口、供壓口和干排口?；赜涂诤凸嚎谶B接APU燃油系統(tǒng)，形成流量回路;活塞桿上采用雙密封，當(dāng)密封件磨損或失效時(shí)，燃油將通過(guò)干排口流至回油總管，航線排故時(shí)可通過(guò)檢查干排口，來(lái)判斷IGVA是否漏油。IGVA導(dǎo)線和原理如圖1、圖2所示。

伺服閥的電流由ECB控制，電流參數(shù)為0mA或100mA，伺服閥的零位電流為42～62mA。當(dāng)電流為0mA時(shí)（小于零位電流），伺服閥的控制壓力和供油壓力一致，即圖2活塞左右側(cè)燃油壓力一樣，而活塞左側(cè)液壓力橫截面積比右側(cè)略大，根據(jù)流體力學(xué)公式：F（力）=P（壓力）S（橫截面積），故活塞左側(cè)液壓力大于右側(cè)，活塞在液壓力的作用下保持在伸出位置;當(dāng)電流為100mA時(shí)（大于零位電流），伺服閥的控制壓力等于回油壓力，遠(yuǎn)小于供油壓力，故活塞左側(cè)液壓力小于右側(cè)，活塞在液壓力的作用下保持在收回位置。LVDT初級(jí)線圈為供電線圈，由ECB提供3.5Vrms、3000Hz的正弦波電信號(hào);LVDT和活塞一起隨動(dòng)，并反饋次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給ECB，用于計(jì)算IGVA位置是否一致，形成閉環(huán)控制。

2 進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒常見(jiàn)故障剖析

IGVA與其他燃油系統(tǒng)部件相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障也相對(duì)單一，常見(jiàn)故障為伺服閥故障、LDVT失效、漏油等。

2.1 伺服閥故障

伺服閥是IGVA的執(zhí)行控制元件，多由于零位電流超標(biāo)或線圈斷路導(dǎo)致失效。對(duì)于電阻線圈斷路，可以通過(guò)檢查電氣插頭1和2釘（見(jiàn)圖1）的電阻來(lái)判斷故障，CMM手冊(cè)要求的電阻范圍為75± 15Ω。零位電流超標(biāo)在飛機(jī)上的故障表現(xiàn)為：進(jìn)氣導(dǎo)向葉片動(dòng)作遲滯或完全不作動(dòng)（上述故障也會(huì)由APU系統(tǒng)其他關(guān)聯(lián)部件導(dǎo)致，這里主要針對(duì)IGVA故障源）;如果進(jìn)氣導(dǎo)向葉片動(dòng)作遲滯，伺服閥的零位電流超差一般超過(guò)上限62mA，但仍小于100mA，所以功能正常，性能下降;如果進(jìn)氣導(dǎo)向葉片IGV完全不作動(dòng)，則是由于伺服閥的零位電流已經(jīng)超出100mA，導(dǎo)致其功能失效。具體的伺服閥零位電流數(shù)值可以在部件測(cè)試中檢測(cè)。由于伺服閥故障導(dǎo)致IGVA故障拆換的比例高達(dá)70%，廠家也意識(shí)到該伺服閥故障率較高，已于2017年12月發(fā)布了專門針對(duì)該伺服閥的改裝APS-49-320152，更換現(xiàn)有伺服閥，提高IGVA的可靠性。

2.2 LVDT失效

LVDT是IGVA的反饋元件，大多是由于線圈電阻超標(biāo)或斷路導(dǎo)致其故障。CMM手冊(cè)要求的初級(jí)線圈電阻（3和4釘）范圍為23±5Ω，次級(jí)線圈電阻（5和6釘）范圍為47±10Ω。航線排故可以結(jié)合電阻要求，測(cè)量IGVA對(duì)應(yīng)插釘，準(zhǔn)確判斷故障源。

2.3 漏油

IGVA漏油故障大多是由于動(dòng)態(tài)密封件失效。伺服閥內(nèi)部及作動(dòng)桿處的密封都是動(dòng)態(tài)密封，隨著使用時(shí)間的增加或油液污染，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)密封件磨損失效，表現(xiàn)為伺服閥外漏或干排口漏油。由于該IGVA的伺服閥缺陷，裝機(jī)使用時(shí)間偏低，動(dòng)態(tài)密封件還沒(méi)有到達(dá)使用壽命，所以漏油的故障明顯低于同類燃油系統(tǒng)作動(dòng)筒，漏油故障導(dǎo)致IGVA故障拆換的比例僅10%。如圖3所示，常見(jiàn)漏油位置為伺服閥的結(jié)合面處和干排口。

2.4 常見(jiàn)故障代碼

代碼053，IGV ACTUATOR （8014KM）：意思是：加速率過(guò)低，同時(shí)IGV角度過(guò)小（或未打開(kāi)），這種情況容易引起APU自動(dòng)關(guān)車。當(dāng)出現(xiàn)053故障代碼時(shí)，TSM手冊(cè)排故順序如下：檢查IGV在關(guān)閉位置;如通過(guò)，則脫開(kāi)IGVA作動(dòng)筒，檢查進(jìn)氣導(dǎo)向葉片是否活動(dòng)順暢，若不順暢則更換APU，若順暢則直接更換IGVA作動(dòng)筒;如果故障依舊，檢查ECB至IGVA作動(dòng)筒的導(dǎo)線。結(jié)合IGVA維修經(jīng)驗(yàn)及上述分析，該故障代碼更換的IGVA多由伺服閥故障引起。

代碼118，IGV ACTUATOR （8014KM）意思是：IGV未在指令位，動(dòng)作遲滯，這種情況容易引起負(fù)載壓氣機(jī)喘振或APU超溫。當(dāng)出現(xiàn)118故障代碼時(shí)，TSM手冊(cè)排故順序如下：推拉檢測(cè)進(jìn)氣導(dǎo)向葉片機(jī)械結(jié)構(gòu)，若通過(guò)則檢查ECB至IGVA作動(dòng)筒（插釘3、4、5、6）之間的導(dǎo)線。該故障根源為L(zhǎng)VDT反饋位置和ECB指令位置不一致，故障源包括ECB、IGVA作動(dòng)筒和連接導(dǎo)線。結(jié)合CMM要求，航線排故時(shí)可以加入IGVA作動(dòng)筒的LVDT電阻檢測(cè)，以便準(zhǔn)確判斷和隔離故障件。

3 總結(jié)

本文介紹了進(jìn)氣導(dǎo)向葉片作動(dòng)筒的原理及常見(jiàn)故障，同時(shí)針對(duì)性介紹了兩個(gè)高發(fā)性故障代碼，通過(guò)維修資料的結(jié)合使用，可以更加快速準(zhǔn)確地判斷故障源。航線排故依據(jù)文件是AMM和TSM等，需在不同的組件之間尋找故障源，即橫向排故;附件維修排故的依據(jù)是CMM手冊(cè)，需對(duì)單個(gè)組件進(jìn)行深入排查，找到具體引發(fā)故障的源頭，即縱向排故。通過(guò)橫向排故和縱向排故的相互結(jié)合，分析總結(jié)故障的成因，即可以增加航線排故的深度，提高排故效率，也可指引車間的維修工作，提高部件維修質(zhì)量。有助于提高部件的可靠性，并降低航空公司維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)（略）

作者簡(jiǎn)介

黃華，工程師，主要從事氣動(dòng)燃油系統(tǒng)部件的維修及技術(shù)工作。

朱明，工程師，主要從事氣動(dòng)燃油系統(tǒng)部件的維修及管理工作。

密世乾，工程師，主要從事燃油系統(tǒng)部件的維修及管理工作。