某型航空發(fā)動機α_{1/sub>、α2不調節(jié)及噴口不隨動故障分析}

涂洪忠 李鵬輝 胡宇超

摘要：針對某引進型航空發(fā)動機使用過程中出現(xiàn)的α₁、α₂不調節(jié)及噴口不隨動故障，基于故障樹分析方法，通過試驗驗證、分解檢查等查明了故障原因，制定了控制措施，可為類似故障的分析提供參考。

關鍵詞：主泵調節(jié)器；指令活塞桿；卡滯；故障樹

Keywords：main fuel regulator；command piston rod；binding；fault tree

1 故障描述

某發(fā)動機在外場使用過程中出現(xiàn)“從加力狀態(tài)收油門到慢車狀態(tài)時低壓壓氣機進口導流葉片角度α₁、高壓壓氣機可調導流葉片角度α₂不調節(jié)，發(fā)動機尾噴口不隨動”故障，該發(fā)動機為引進型新發(fā)，更換主泵調節(jié)器后故障排除。

2 建立故障樹

發(fā)動機工作時，隨高壓轉子轉速n2的上升，主泵調節(jié)器三維凸輪下移，凸輪半徑增大，左傳動桿逆時針轉動，帶動滑套右移，關小n2指令活塞左腔回油路，開大右腔回油路，n2指令活塞在左右腔油壓差的作用下右移，通過指令杠桿帶動高低壓分油活門偏離中立位置移動，使得主泵調節(jié)器齒輪泵后高壓油分別通過高低壓作動筒一腔進油、另一腔回油，推動高壓壓氣機可調導流葉片、低壓壓氣機進口導流葉片向增大氣流方向轉動。α₁、α₂控制原理如圖1所示。

同時，n2指令活塞右移過程中壓縮指令彈簧，帶動指令活門向右運動，指令油壓輸出增大，控制節(jié)流狀態(tài)噴口控制活門切換，使得噴口臨界截面由機械限動最大狀態(tài)切換至機械限動位最小狀態(tài)。α₁、α₂與n2指令壓力的控制規(guī)律如圖2至圖4所示，發(fā)動機從加力狀態(tài)到慢車狀態(tài)的α₁、α₂角度及n2指令壓力隨轉速減小而減小。

依據(jù)故障復現(xiàn)情況和α₁、α₂及發(fā)動機噴口調節(jié)工作原理，梳理故障關聯(lián)機構包括作動筒及連接機構、n2轉速測量裝置、n2轉速生成裝置、執(zhí)行機構、噴口控制機構等相關底事件共14項，建立故障樹如圖5所示。

外場排故時通過更換主泵調節(jié)器后故障排除，因此可排除故障樹底事件X1、X2、X13、X14的可能性，該故障由主泵調節(jié)器引起。

3 故障定位

將原臺主泵調節(jié)器保持返廠狀態(tài)裝到性能試驗器上錄取性能，增加設備傳動轉速，當α₁增加至38°時不再隨傳動轉速增加而增大，此時α₂及n2指令壓力均保持在最大狀態(tài)（見圖2～圖4中轉速n2處），進一步檢查慢車轉速和大車轉速無異常；再次檢查α₁、α₂和n2指令壓力均符合工藝規(guī)定，故障消失；反復進行5次試驗故障未能復現(xiàn)。

對該臺主泵調節(jié)器進行大分解，重點檢查故障樹底事件涉及的零組件，除發(fā)現(xiàn)n2指令活塞桿緊澀外，其余未見異常。分解下n2指令活塞桿，用光學非接觸式測量儀對n2指令活塞桿進行放大檢查，發(fā)現(xiàn)明顯卡滯痕跡，對比其他正常到壽待修品未見類似痕跡，如圖6所示。

用內窺鏡對n2指令活塞襯套內孔進行檢查，發(fā)現(xiàn)一處明顯反光，該位置與n2指令活塞桿的卡滯痕跡相對應，應為多余物卡滯造成，如圖7所示。檢查過程中未發(fā)現(xiàn)目視可見多余物，可能在分解過程中脫落隨油液流走（該活塞桿及襯套配合間隙為微米級）。

根據(jù)檢查情況，并結合故障原理分析，按故障樹對底事件進行排查（見表1），故障最終定位為n2指令活塞桿卡滯。

4 故障原因分析

外場故障發(fā)生時，飛行員從加力狀態(tài)收油門至慢車，發(fā)動機轉速降低，三維凸輪半徑減小，左傳動桿順時針方向轉動，滑套左移，n2指令活塞桿右腔回油口關小，左腔回油口開大，n2指令活塞桿應左移。但由于n2指令活塞桿卡滯在n2指令活塞襯套內右極限位置，導致n2指令活塞桿不能移動，α₁、α₂指令杠桿及指令壓力活門未移動，導致α₁、α₂不調節(jié)，發(fā)動機尾噴口不隨動。

廠內性能試驗時，n2指令活塞桿開始卡滯在右極限位，指令壓力最大，故障復現(xiàn)。經(jīng)過檢查慢車轉速和最大轉速后，n2指令活塞桿受左右腔燃油壓力來回變化，n2指令活塞桿脫離卡滯狀態(tài)，恢復正常，故障消失。

該主泵調節(jié)器為引進型號新品，未經(jīng)過修理，且n2指令活塞桿卡滯部位的來油均通過n2指令活塞襯套上的濾網(wǎng)（見圖8）過濾，不會帶入多余物。因此，綜合分析認為，導致n2指令活塞桿卡滯的原因是制造殘留。

5 預防措施

檢修主泵調節(jié)器時，分解下n2指令活塞，檢查活塞襯套內腔不允許有金屬屑等多余物，目視檢查未分解零組件的可見部分應無異常；增加用汽油清洗計算機構部分的要求。

修理過程中應加強燃油清潔度及多余物控制，避免帶入物導致的卡滯；加強油封工作控制，避免因零件銹蝕導致的卡滯。

作者簡介

涂洪忠，碩士，主要從事航空發(fā)動機動力控制裝置修理科研工作。