PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障維修與調(diào)試方法總結(jié)

連喜賀

（中國民用航空飛行校驗(yàn)中心，北京 100621）

1 PT6A 系列發(fā)動(dòng)機(jī)簡介

PT6A 系列發(fā)動(dòng)機(jī)是加拿大普拉特·惠特尼公司1958年研制，主要用于軍用、民用固定翼和旋翼機(jī)上，堪稱通用航空的動(dòng)力“巨無霸”。

1.1 PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)采用簡易的單發(fā)與雙發(fā)安裝以及推式螺旋槳構(gòu)型，結(jié)構(gòu)模塊化、環(huán)形回流燃燒室，自由渦輪設(shè)計(jì)。壓氣機(jī)部分由3 級(jí)軸流式和1 級(jí)離心式構(gòu)成，軸流級(jí)為盤式結(jié)構(gòu)，離心葉輪采用鈦合金鍛造，軸流級(jí)和離心級(jí)通過剛性連接在一起。PT6A采用帶冠葉片的單級(jí)動(dòng)力渦輪驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，與其他同軸剛性連接發(fā)動(dòng)機(jī)不同，后面兩級(jí)采用燃?xì)怛?qū)動(dòng)的自由渦輪。經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)螺旋槳軸。PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)具有較強(qiáng)的可維護(hù)性，可航線級(jí)別開展很多在翼維修工作，無需分解整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)即可接近燃燒室、動(dòng)力渦輪與附件齒輪箱區(qū)域，進(jìn)行深度維護(hù)服務(wù)，縮短停場(chǎng)時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)性。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)通過3 套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)推力控制：發(fā)動(dòng)機(jī)油門調(diào)節(jié)、螺旋槳槳距控制、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)調(diào)節(jié)。油門和發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)調(diào)節(jié)共同控制發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。通過發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的輸出。槳距控制是通過主調(diào)速器調(diào)節(jié)螺旋槳實(shí)現(xiàn)恒速、變距、順槳等操縱。駕駛艙控制桿通過鋼索連接操縱發(fā)動(dòng)機(jī)部件，中間包含扇形盤、滑輪、推拉桿等，各連接接頭末端均可調(diào)節(jié)。

2 常見故障統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)某通航飛行管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，選取連續(xù)5 個(gè)日歷年度、累計(jì)近4000 飛行小時(shí)的9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)于螺旋槳和發(fā)動(dòng)機(jī)的故障報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。故障類型以螺旋槳和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)居多，常見為低槳距止動(dòng)失效，同步異常，轉(zhuǎn)速異常、扭矩不一致，滑油高低壓壓力電門失效，扭矩表或轉(zhuǎn)速表指示異常等。除更換零部件外，多數(shù)還要進(jìn)行后續(xù)調(diào)節(jié)與測(cè)試驗(yàn)證。無論是航線工作還是定期檢修，優(yōu)質(zhì)、高效的維護(hù)實(shí)踐是保證飛機(jī)運(yùn)行安全的基礎(chǔ)。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試

因PT6A 系列發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)本體和螺旋槳兩個(gè)大系統(tǒng)，部件構(gòu)成極其復(fù)雜，需要密切注意二者的匹配關(guān)系，給實(shí)踐調(diào)試工作帶來不少挑戰(zhàn)。實(shí)際運(yùn)行過程中，達(dá)到預(yù)期工作時(shí)限的零部件也要及時(shí)更換。每次更換發(fā)動(dòng)機(jī)或螺旋槳系統(tǒng)的重點(diǎn)零部件后，都要重新調(diào)節(jié)，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能一致，保證匹配輸出動(dòng)力良好。

3.1 基本原理

飛機(jī)制造廠家提供的維護(hù)手冊(cè)，會(huì)針對(duì)重點(diǎn)零部件給出簡單工作原理與調(diào)節(jié)方法，單項(xiàng)操作相對(duì)容易。發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳系統(tǒng)的調(diào)試工作主要分以下幾點(diǎn)：駕駛艙油門桿、槳距桿位置電門調(diào)節(jié)；發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器部分調(diào)節(jié)；螺旋槳主調(diào)速器調(diào)節(jié)以及中介凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，如圖1～圖3 所示。

圖1 駕駛艙油門位置示意

圖2 FCU、油門鋼索、反槳鋼索與凸輪盒連接

圖3 螺旋槳槳距控制鋼索調(diào)整

3.2 分析與優(yōu)化

理想狀態(tài)下，各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)參數(shù)均應(yīng)一致，但是，飛機(jī)結(jié)構(gòu)、安裝裝配之間有絕對(duì)差異。因此，每架飛機(jī)橫向比較，發(fā)動(dòng)機(jī)的功能表現(xiàn)會(huì)有些許不同。即使同一架飛機(jī)，左右發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也存在差異。在保證各自性能良好的前提下，高效地將雙發(fā)調(diào)試在協(xié)調(diào)一致的狀態(tài)，十分必要。尤其對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長的老舊飛機(jī)，經(jīng)驗(yàn)性調(diào)節(jié)更省時(shí)間、更加實(shí)用。

一般情況下，某些單項(xiàng)問題可以遵照維護(hù)手冊(cè)進(jìn)行單項(xiàng)微調(diào)，如高慢車、低慢車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速問題，螺旋槳轉(zhuǎn)速高低問題，最大轉(zhuǎn)速問題，順槳止動(dòng)問題等，單項(xiàng)調(diào)節(jié)不會(huì)造成關(guān)聯(lián)指示的異常。尤其要注意涉及發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳交叉連接部位的調(diào)整。某項(xiàng)調(diào)節(jié)會(huì)引發(fā)關(guān)聯(lián)部位的位置變化，有些不易察覺，極易形成故障隱患。要密切關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)及螺旋槳正向與反槳的調(diào)節(jié)關(guān)系。進(jìn)行加減速性能調(diào)整、螺旋槳推力調(diào)整、進(jìn)入時(shí)點(diǎn)調(diào)整、變化區(qū)間等調(diào)整時(shí)，都要復(fù)查正向和反槳。避免單向正常、反向異常的情況。雙發(fā)推力一致時(shí)，一旦單側(cè)沒有反槳，落地瞬間會(huì)沖出跑道，發(fā)生危險(xiǎn)。

典型交連部位故障現(xiàn)象與調(diào)節(jié)方法總結(jié)見表2。

表2 典型故障分析與發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試總結(jié)

3.3 監(jiān)測(cè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種簡單解決方案

實(shí)踐工作中，要更好地實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確了解發(fā)動(dòng)機(jī)性能，維修人員可執(zhí)行地面性能試車檢查（GPC），將試車結(jié)果與飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)（AMM）附帶的性能檢查圖進(jìn)行對(duì)比，以監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)趨勢(shì)變化。標(biāo)準(zhǔn)性能曲線表明，在各種溫度與環(huán)境壓力下的發(fā)動(dòng)機(jī)多項(xiàng)參數(shù)的特征，如渦輪間溫度（ITT）、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速（Ng）、螺旋槳轉(zhuǎn)速（Np）、滑油壓力（Op）、滑油溫度（OT）以及燃油流量（FF），接近推薦的閥值或與最近一次性能檢查時(shí)的記錄相比發(fā)生了較大變化，則需開展后續(xù)檢測(cè)與維修工作。包括修正環(huán)境條件重新進(jìn)行一次地面性能檢查、性能恢復(fù)清洗發(fā)動(dòng)機(jī)、孔探檢查、熱檢或其他排故工作。需要注意的是，性能曲線不代表各項(xiàng)參數(shù)的極限值，不應(yīng)作為拒收一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不合格的條件。

4 總結(jié)

隨著我國工業(yè)水平的整體提升，在很多領(lǐng)域都有所突破。發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是衡量航空工業(yè)大國技術(shù)水平的重要標(biāo)志。維修業(yè)處于工業(yè)鏈的保障環(huán)節(jié)，能為工業(yè)發(fā)展提供支撐。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)反饋制造廠家，有助于提高飛機(jī)的設(shè)計(jì)水平，保障安全運(yùn)行質(zhì)量。受知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)條例或?qū)I(yè)回避限制，飛機(jī)易出現(xiàn)使用和維護(hù)困難，一定程度上對(duì)一線工作者提出了更高要求。

重點(diǎn)分析發(fā)動(dòng)機(jī)與螺旋槳故障數(shù)據(jù)，總結(jié)解決典型故障的一套快速、有效的排故思路與調(diào)試方法，給出一般性維修經(jīng)驗(yàn)，有利于提高工作效率及經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)持續(xù)安全。