某型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴滲漏導(dǎo)致飛機(jī)座艙引氣污染故障研究

劉小強(qiáng) 王彪明

摘要：對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴滲漏導(dǎo)致外場(chǎng)飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣污染的故障進(jìn)行分析，查找故障發(fā)生的真正原因并制定改進(jìn)措施，解決了因燃油噴嘴滲漏導(dǎo)致的飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣污染故障。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)；引氣污染；燃油噴嘴；滲漏

Keywords：air-conditioning system；air pollution；fuel nozzle；leakage

0 引言

某型飛機(jī)自上世紀(jì)90年代由國(guó)外引進(jìn)，逐漸裝備人民空軍，極大地提高了我軍的戰(zhàn)略投送能力，不僅在軍事活動(dòng)中作用重大，在搶險(xiǎn)救災(zāi)等民用領(lǐng)域中同樣發(fā)揮著不可替代的作用。

因質(zhì)量可靠、推力大、壽命長(zhǎng)、油耗低，該型飛機(jī)配裝的發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生型號(hào)的裝機(jī)數(shù)量不斷增加。該型飛機(jī)的座艙空調(diào)主要從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行引氣，該氣路的空氣質(zhì)量直接影響飛機(jī)座艙內(nèi)的空氣質(zhì)量。在我廠對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)大修和外場(chǎng)維護(hù)保障的過(guò)程中，發(fā)生過(guò)一起因發(fā)動(dòng)機(jī)附件故障導(dǎo)致飛機(jī)空調(diào)引氣系統(tǒng)污染的故障，且該故障為首次遇到。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的功用和組成

該型飛機(jī)的座艙用氣由所配裝發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣系統(tǒng)供應(yīng)，主要作用是為飛機(jī)座艙提供清潔、溫度適宜的新鮮空氣，保證飛機(jī)座艙內(nèi)的正常用氣。引氣系統(tǒng)通過(guò)座艙內(nèi)空調(diào)面板的開關(guān)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道和外涵道引氣管路上輸氣電門的打開和關(guān)閉，控制座艙內(nèi)的空調(diào)用氣。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)向飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣的工作原理

當(dāng)接通空調(diào)面板上的內(nèi)涵道輸氣電門時(shí)，位于通往空調(diào)引氣系統(tǒng)的氣冷式散熱器導(dǎo)管上的兩個(gè)節(jié)氣門打開，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道的高壓空氣流經(jīng)安裝燃油噴嘴的火焰筒外部，通過(guò)輸氣套筒進(jìn)入空調(diào)引氣管路（見圖1）。

為防止進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的空氣溫度過(guò)高，必須接通空調(diào)面板上外涵道輸氣電門，位于通往空調(diào)系統(tǒng)氣冷式散熱器冷卻空氣導(dǎo)管上的節(jié)氣門打開，發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道的冷空氣便可進(jìn)入散熱器，對(duì)引向空調(diào)系統(tǒng)的壓縮熱空氣進(jìn)行冷卻。外涵道輸氣電門有關(guān)閉、打開和自動(dòng)三個(gè)位置，電門位于自動(dòng)位置時(shí)，節(jié)氣門由空調(diào)系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制[1]。

2 燃油噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 燃油噴嘴的結(jié)構(gòu)

如圖2所示，燃油噴嘴是由一級(jí)噴霧器、二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器、噴嘴螺帽、噴嘴殼體、密封圈和螺帽等組成的離心式雙油路雙噴口的噴嘴，主要作用是向燃燒室供給燃油，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)和運(yùn)行。

2.2 燃油噴嘴的工作原理

進(jìn)入燃油噴嘴的燃油，經(jīng)過(guò)油濾、殼體內(nèi)的油路、轉(zhuǎn)接器上的孔、一級(jí)噴霧器和二級(jí)噴霧器上的切向槽，進(jìn)入渦流室，在離心力的作用下，最后在噴口成圓錐狀旋轉(zhuǎn)噴出[1]。

3 外場(chǎng)故障及故障查處情況

3.1 外場(chǎng)故障情況

用戶反映工廠大修后的多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)飛機(jī)在接通空調(diào)系統(tǒng)引氣后座艙內(nèi)有類似燃油蒸氣的異味，而裝用俄大修后發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)卻無(wú)此類問(wèn)題，該故障使飛機(jī)座艙內(nèi)空氣質(zhì)量受到污染，影響了空勤人員的身心健康，對(duì)部隊(duì)的正常飛行訓(xùn)練造成了影響。

3.2 故障查處情況

通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和外場(chǎng)反映的故障情況進(jìn)行分析，結(jié)合試車臺(tái)對(duì)故障發(fā)動(dòng)機(jī)試車過(guò)程中采集到的引氣成分進(jìn)行化驗(yàn)（見表1），并對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行分解檢查，確定故障原因是燃油噴嘴滲漏的燃油高溫氣化后隨發(fā)動(dòng)機(jī)引氣管路進(jìn)入飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)而導(dǎo)致。

對(duì)故障發(fā)動(dòng)機(jī)上分解下的燃油噴嘴外觀進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)噴嘴殼體根部均有不同程度的燃油炭化痕跡?？梢耘卸菝毕路接腥加蜐B漏跡象。

對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行密封性檢查，發(fā)現(xiàn)9件噴嘴有不同程度的滲漏（見圖3）?？梢源_定燃油噴嘴上的密封圈失效導(dǎo)致燃油滲漏至噴嘴外部。

對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行分解檢查，4件噴嘴殼體的螺紋部分有積炭，3件噴嘴螺帽內(nèi)孔有大量積炭（見圖4），部分密封圈兩側(cè)壓痕不均勻。由此可以確定一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體端面四者之間的密封已經(jīng)失效，而滲漏的燃油導(dǎo)致噴嘴殼體螺紋部分、噴嘴螺帽有積炭。密封圈壓痕不均勻說(shuō)明密封圈未充分壓緊或本身加工質(zhì)量存在問(wèn)題。

4 原因分析及改進(jìn)措施

本次外場(chǎng)飛機(jī)座艙空調(diào)引氣污染故障的發(fā)生過(guò)程如下：燃油噴嘴在修理過(guò)程中，一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體的研磨修理質(zhì)量不高，使四者之間的三個(gè)密封平面的密封失效，導(dǎo)致正常工作的燃油滲入由密封圈、噴嘴螺帽和噴嘴殼體形成的腔體之內(nèi)（圖2中藍(lán)色區(qū)域），使燃油噴嘴的第一道密封防線失效；密封圈本身質(zhì)量不高，未被充分壓緊，無(wú)法起到密封作用，導(dǎo)致已滲漏至密封圈和噴嘴螺帽之間腔體的燃油繼續(xù)滲漏到燃油噴嘴外部，使得燃油噴嘴的第二道密封防線失效；燃油噴嘴的頭部安裝在火焰筒內(nèi)，密封圈處滲漏的燃油處于火焰筒外部，在高溫高壓環(huán)境下氣化，污染了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道高壓壓縮空氣；飛行員打開空調(diào)系統(tǒng)引氣電門后，被污染的空氣隨內(nèi)涵道氣流被引至飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)入飛機(jī)座艙，從而導(dǎo)致了外場(chǎng)故障的發(fā)生。

4.1 燃油噴嘴平面密封失效的原因分析及措施

燃油噴嘴分解后，噴嘴螺帽、密封圈和噴嘴殼體形成的腔體內(nèi)積炭嚴(yán)重，表明一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體四者之間的三個(gè)密封平面中已有一個(gè)或多個(gè)失效，無(wú)法起到密封作用。清查修理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體的平面研磨修理缺少專用研磨工裝、專用研磨平臺(tái)和專用測(cè)具，實(shí)際研磨過(guò)程中的零件研磨修理質(zhì)量無(wú)法保證。

為此，對(duì)一二級(jí)噴霧器和轉(zhuǎn)接器增加專用研磨工裝，對(duì)噴嘴殼體舊有研磨工裝進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)粗研和精研的研磨平臺(tái)進(jìn)行細(xì)化分類，配置專用測(cè)量器具，確保研磨修理后零件的平面度和平行度滿足工藝要求。

在發(fā)動(dòng)機(jī)附件的維修過(guò)程中，精密偶件的研磨質(zhì)量往往決定了附件的最終性能，在修理過(guò)程中操作者個(gè)人技能固然重要，但個(gè)人技能的充分發(fā)揮也需要工裝器具的保證和測(cè)量器具的檢驗(yàn)。

4.2 燃油噴嘴密封圈失效的原因分析及措施

從燃油噴嘴分解下的密封圈的兩個(gè)密封錐面壓痕不均勻，復(fù)試性能時(shí)密封圈處有明顯滲漏，說(shuō)明密封圈未能充分壓緊或者自身加工有缺陷，已經(jīng)不能起到密封作用。

在工藝中明確密封圈在壓緊前必須進(jìn)行密封試驗(yàn)，以檢查一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體的平面密封質(zhì)量；在工藝中明確密封圈壓緊的具體操作方法，防止密封圈未充分壓緊情況發(fā)生；將密封圈圖紙和原設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)照檢查，完善零件圖紙，增加形位公差要求，提高表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)后重新制造密封圈。

在裝備修理過(guò)程中，自制零備件一方面要溯源，另一方面要充分驗(yàn)證，尤其是涉及到產(chǎn)品性能的零備件。零備件性能的充分發(fā)揮有賴于工藝方法的科學(xué)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

維修質(zhì)量是保證航空裝備正?？煽抗ぷ鞯闹匾h(huán)節(jié)，維修過(guò)程中一個(gè)小零件的修理和制造瑕疵或工藝方法的漏洞都可能造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。針對(duì)此次外場(chǎng)故障，工廠制定了一系列的改進(jìn)措施，杜絕了此類故障的再次發(fā)生，為該型發(fā)動(dòng)機(jī)的排故積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]董彥斌.某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維護(hù)[Z].中國(guó)人民解放軍空軍裝備部，2007.

作者簡(jiǎn)介

劉小強(qiáng)，工程師，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件維修技術(shù)工作。

王彪明，工程師，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件維修技術(shù)研究工作。