航空活塞發(fā)動機(jī)故障的主要特點(diǎn)及預(yù)防

周克家 鄧志奇 孫曉建

（95935 部隊(duì)，黑龍江 哈爾濱150111）

航空發(fā)動機(jī)相對于航空器而言，就相當(dāng)于人的心臟，其為航空器飛行提供充足、穩(wěn)定的動力，保障整體飛行過程的安全性和穩(wěn)定性。目前，航空活塞發(fā)動機(jī)是我國飛機(jī)應(yīng)用較多的發(fā)動機(jī)類型。若在飛行過程中，航空活塞發(fā)動機(jī)發(fā)生故障，將無法保障航空器人員的生命安全，嚴(yán)重的故障將會造成機(jī)毀人亡。因此，需重視航空活塞發(fā)動機(jī)故障，對其故障深入研究，從而有效了解故障風(fēng)險(xiǎn)的危害及預(yù)防，保障航空器飛行安全。

1 航空活塞發(fā)動機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)及功能

活塞發(fā)動機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)及沖壓發(fā)動機(jī)在航空器上都有應(yīng)用，但當(dāng)下我國航空器中以活塞發(fā)動機(jī)最為常見。航空活塞發(fā)動機(jī)由活塞、曲軸、連桿、氣缸等共同組成。各個(gè)結(jié)構(gòu)部分對發(fā)動機(jī)正確運(yùn)行有不可或缺的作用。例如，活塞相當(dāng)于發(fā)動機(jī)的心門，活塞的反復(fù)運(yùn)動將化學(xué)能有效轉(zhuǎn)化為動能，從而為航空器提供有效的飛行動力。一方面，活塞可有效避免發(fā)動機(jī)燃燒室溫度過高，引發(fā)一連串不良現(xiàn)象，通過活塞可確保燃燒室穩(wěn)定運(yùn)行。另一方面，活塞自身可避免發(fā)動機(jī)正常工作中發(fā)生漏氣、漏油現(xiàn)象，保證燃燒穩(wěn)定?；鸹ㄈ彩前l(fā)動機(jī)重要組成之一，也叫做火嘴，為航空活塞發(fā)動機(jī)啟動提供點(diǎn)火支持。新鮮氣油混合物融入到發(fā)動機(jī)氣缸后，火花塞發(fā)生放電，可點(diǎn)燃?xì)庥突旌衔铮l(fā)動機(jī)產(chǎn)生化學(xué)能力，提供動力。這也是航空活塞發(fā)動機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)。航空活塞發(fā)動機(jī)氣缸是將發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的化學(xué)能力轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的結(jié)構(gòu)，直接轉(zhuǎn)化為動力。進(jìn)氣口將氣油混合物引入到氣缸中，排氣口主要將氣油混合后燃燒產(chǎn)生的廢氣排出，確保新的氣油混合物及時(shí)進(jìn)入氣缸進(jìn)行燃燒。航空活塞發(fā)動機(jī)工作是將新鮮的氣油混合物輸入到燃燒室中，受活塞、火花塞等支持下，氣油混合物完成燃燒，釋放能量，將化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，再將燃燒后產(chǎn)生的廢氣排出發(fā)動機(jī)，循環(huán)如此，為航空器提供源源不斷的動力。航空活塞發(fā)動機(jī)若出現(xiàn)故障或動力供應(yīng)能力下降，達(dá)不到飛行要求，將對飛行中的航空器造成嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。

2 航空活塞發(fā)動機(jī)故障特點(diǎn)分析

2.1 電源、發(fā)動機(jī)燃油及控制故障

航空活塞發(fā)動機(jī)自身故障類型較多，且危害各不相同，其中，電源故障、火花塞無法有效打火，氣油混合物進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室后無法穩(wěn)定燃燒都是典型的航空活塞發(fā)動機(jī)故障。若發(fā)動機(jī)控制發(fā)生故障，則故障發(fā)生后，發(fā)動機(jī)噴嘴無法以科學(xué)比例為燃燒室提供有效燃料，就會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重振動感，甚至導(dǎo)致發(fā)動機(jī)異常停止。

例如，對某款氣冷、噴油式六缸航空器活塞發(fā)動機(jī)故障分析研究，發(fā)現(xiàn)其發(fā)動機(jī)燃油及控制故障經(jīng)常發(fā)生。深入研究，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)本體也存在故障，故障影響嚴(yán)重。發(fā)動機(jī)燃油及控制上發(fā)生故障，常見其噴嘴堵塞，故障發(fā)生后發(fā)動機(jī)存在明顯振動，燃油耗費(fèi)嚴(yán)重，流量增加，部分時(shí)候發(fā)動機(jī)伴隨有“噼里啪啦”聲響。

2.2 發(fā)動機(jī)停車

若發(fā)生航空器發(fā)動機(jī)停車，其安全風(fēng)險(xiǎn)較大，可能導(dǎo)致航空器損壞，甚至導(dǎo)致人員傷亡。發(fā)動機(jī)發(fā)動損壞時(shí)，也會有較大振動產(chǎn)生，且頻率較高，發(fā)動機(jī)可能存在金屬崩裂聲響，嚴(yán)重的連桿、曲軸發(fā)生螺絲脫落等，檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部部件存在明顯部件磨損，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)停止運(yùn)行，航空器被迫下降。

因此，需認(rèn)真分析航空活塞發(fā)動機(jī)故障特點(diǎn)，針對發(fā)動機(jī)故障特點(diǎn)，飛行員在駕駛飛行過程中，要具備專業(yè)技術(shù)能力，可解決航空活塞發(fā)動機(jī)故障，對可能發(fā)生的故障有效預(yù)防，保障飛行的安全。

3 航空活塞發(fā)動機(jī)故障的有效預(yù)防

航空活塞發(fā)動機(jī)故障呈現(xiàn)多元化特征，且具備不可預(yù)見性，針對各個(gè)不同故障需采取有針對性的預(yù)防方式。

3.1 燃油故障預(yù)防

例如，對于燃油系統(tǒng)故障，要考慮到噴嘴堵塞，導(dǎo)致燃燒室實(shí)際氣油混合比例混亂，其實(shí)際燃油過剩嚴(yán)重。燃油系統(tǒng)發(fā)生故障后，航空活塞發(fā)動機(jī)將發(fā)生停車。為有效預(yù)防該故障，應(yīng)在日常維護(hù)維修中養(yǎng)成良好的發(fā)動機(jī)維護(hù)習(xí)慣，對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，有效控制噴嘴現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 發(fā)動機(jī)停車預(yù)防

實(shí)際運(yùn)行中若出現(xiàn)發(fā)動機(jī)停車，且發(fā)動機(jī)自身伴隨有發(fā)幅度振動、存在鞭炮聲，觀察發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降嚴(yán)重，導(dǎo)致停車發(fā)生。此時(shí)可判斷航空活塞發(fā)動機(jī)故障為噴嘴堵塞。若出現(xiàn)噴嘴堵塞，應(yīng)及時(shí)調(diào)整航空活塞發(fā)動機(jī)氣油比例，先保證發(fā)動機(jī)排氣溫度穩(wěn)定。若正處于飛行中發(fā)生噴嘴堵塞，應(yīng)及返航著陸。

3.3 總結(jié)

綜上所述，為有效預(yù)防航空活塞發(fā)動機(jī)故障發(fā)生，要做到以下幾點(diǎn)：

3.3.1 要建立良好的航空活塞發(fā)動機(jī)維護(hù)制度，營造積極、科學(xué)的發(fā)動機(jī)維護(hù)氛圍，制定有效的維護(hù)制度。

3.3.2 對已經(jīng)遇到過的的發(fā)動機(jī)故障問題要積極處理，及時(shí)記錄故障處理細(xì)節(jié)，為今后更好預(yù)防航空活塞發(fā)動機(jī)故障發(fā)生打下基礎(chǔ)，積累經(jīng)驗(yàn)，對部分部件改裝優(yōu)化，提高航空活塞發(fā)動機(jī)實(shí)際性能，減少故障發(fā)生幾率。

3.3.3 以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)對航空活塞發(fā)動機(jī)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)在故障發(fā)生就對故障預(yù)見性控制，及時(shí)排除可能發(fā)生的航空活塞發(fā)動機(jī)故障。

3.3.4 要求飛行員要加強(qiáng)和專業(yè)維修人員的溝通聯(lián)系，飛行員將航空活塞發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況及時(shí)反饋給維修人員，讓其掌握航空器實(shí)時(shí)信息，從各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)中篩選到有價(jià)值的信息，精準(zhǔn)判斷故障種類，了解如何預(yù)防及處理，要進(jìn)一步加強(qiáng)飛行員對航空器發(fā)動機(jī)的全面了解，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，正確處理。

4 氣門卡阻預(yù)防案例分析

航空活塞發(fā)動機(jī)若出現(xiàn)氣門卡阻，必然會造成嚴(yán)重后果。因此，需在操作及維護(hù)中采取有效措施預(yù)防氣門卡阻發(fā)生。發(fā)動機(jī)運(yùn)行后，對應(yīng)維護(hù)人員需和飛行人員加強(qiáng)溝通，掌握航空發(fā)動機(jī)性能狀況，提前制定預(yù)防性維護(hù)方案。

例如，在航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行中，要避免發(fā)動機(jī)出現(xiàn)驟冷，飛行中發(fā)動機(jī)從大功率逐漸向小功率過濾，應(yīng)保證航空器不要快速下降，航空器下降過程中應(yīng)保證一定的動力及速度，保證發(fā)動機(jī)處于最佳溫度狀態(tài)。航空器著陸后，要保證停車前發(fā)動機(jī)處于800-1200RPM工作數(shù)分鐘，待發(fā)動機(jī)內(nèi)部的溫度穩(wěn)定后，逐漸將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速提高到2000RPM左右，保持15-20 秒，有效去除積碳及鉛，之后逐漸的降低轉(zhuǎn)速到1000-1200RPM。

在航空發(fā)動機(jī)暖車方面，發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，應(yīng)在1000-1200RPM運(yùn)轉(zhuǎn)，逐漸運(yùn)行到暖車溫度。但是，實(shí)際暖車溫度不易過長（考慮到發(fā)動機(jī)在較小轉(zhuǎn)速工作，無充足冷卻氣流支持，易導(dǎo)致發(fā)動機(jī)局部發(fā)熱嚴(yán)重，滑油產(chǎn)生沉淀物，導(dǎo)致氣門粘結(jié)，發(fā)生卡阻）。此外，在航空器飛行過程中，也要避免在較小空速下持續(xù)工作。在地面試車過程中，也要保證發(fā)動機(jī)整流罩覆蓋到位，保證發(fā)動機(jī)通風(fēng)散熱均滿足相關(guān)要求。

在貧富油調(diào)節(jié)方面，要引起重視。其中，過貧、過富的混合器易導(dǎo)致航空發(fā)動機(jī)發(fā)生停車，導(dǎo)致氣門卡阻。若發(fā)動機(jī)大功率工作，需要更多的燃油對發(fā)動機(jī)冷卻處理，需加大富油。若航空器處于巡航功率狀態(tài)，則應(yīng)多調(diào)動貧油，達(dá)到排氣溫度峰值，便于油氣進(jìn)一步混合，完全燃燒，也揮發(fā)更多的鉛，減少滑油中鉛油泥形成。

5 對航空活塞發(fā)動機(jī)故障的展望

在航空發(fā)動機(jī)維護(hù)中，要將重心轉(zhuǎn)移到前期診斷及預(yù)防上，對航空發(fā)動機(jī)落實(shí)50 小時(shí)定檢制度，及時(shí)檢查發(fā)動機(jī)滑油是否正常，按照規(guī)定定時(shí)更換滑油，確?；颓鍧?。還要周期性檢查發(fā)動機(jī)氣缸壓力，若發(fā)現(xiàn)氣缸輸出壓力較低，表明氣門導(dǎo)致氣門黏連，無法有效關(guān)閉。此外，還要檢查排氣門導(dǎo)套間隙是否正常，若間隙較大，則發(fā)動機(jī)高溫燃?xì)馊菀讓?dǎo)致滑油結(jié)膠、積碳；若氣門間隙過小，氣門對發(fā)動機(jī)溫度變化及污染物堆積承受力降低，更易形成氣門卡阻。

結(jié)束語

綜上所述，航空活塞發(fā)動機(jī)其故障存在多樣性特點(diǎn)，部分障礙具有不確定性，若可有效掌握各個(gè)故障特點(diǎn)，針對故障實(shí)際特點(diǎn)可排除隱患，積極預(yù)防故障發(fā)生。此外，應(yīng)針對航空發(fā)動機(jī)常見故障，制動有針對性的發(fā)動機(jī)維護(hù)制度，提高活塞發(fā)動機(jī)使用壽命，促進(jìn)航空事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。