某新型發(fā)動(dòng)機(jī)“溫度傳感器”故障分析與排除

諶青軍 黃利 丁振國(guó) 陳華

摘要：某新型發(fā)動(dòng)機(jī)定檢后試飛，報(bào)“左溫度傳感器”故障兩次。本文通過(guò)對(duì)溫度傳感器工作原理的闡釋，結(jié)合該型發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器控制壓力異常，導(dǎo)致艾克蘭打印“左溫度傳感器”的故障進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：溫度傳感器；控制壓力；異常

Keywords：temperature sensor；control pressure；abnormal

1 故障現(xiàn)象

某新型發(fā)動(dòng)機(jī)定檢后試飛，在查看機(jī)載設(shè)備檢測(cè)和告警系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，飛行過(guò)程中艾克蘭打印“左溫度傳感器”2次，持續(xù)時(shí)間分別為1s。

對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行排故，測(cè)量左側(cè)溫度傳感器油壓為10.8kgf/cm2，右側(cè)溫度傳感器油壓為11.6kgf/cm2，艾可蘭報(bào)警，故障重現(xiàn)。

2 工作原理

2.1 膜盒式溫度傳感器組成及工作原理

膜盒式溫度傳感器為填充式溫度傳感器（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，原理見(jiàn)圖2），用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，由薄膜、控制壓力活門(mén)、穩(wěn)定回油活門(mén)、溫度補(bǔ)償元件、真空膜盒等構(gòu)成。溫度敏感元件為一螺旋管，內(nèi)部充有惰性氣體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度升高時(shí)，螺旋管內(nèi)的氣體壓力增大，氣體壓力作用到薄膜上，使薄膜左移，關(guān)小控制壓力活門(mén)放油口，形成與進(jìn)氣溫度成比的溫度控制油壓信號(hào)，輸送給主泵調(diào)節(jié)器和噴口—加力調(diào)節(jié)器。

膜盒式溫度傳感器的溫度控制油壓形成后分成兩路，一路通過(guò)分油活門(mén)、套筒、活塞組成的放大裝置，將油壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為主泵調(diào)節(jié)器三維凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，以保證慢車狀態(tài)、節(jié)流狀態(tài)N2轉(zhuǎn)速控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)a1、a2和節(jié)流狀態(tài)噴口的收放，修正發(fā)動(dòng)機(jī)加速性能；另一路將油壓信號(hào)輸至噴口—加力調(diào)節(jié)器溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換活門(mén)上腔的套筒內(nèi)，控制三維凸輪上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)液壓限動(dòng)最小臨界截面積，并通過(guò)溫度齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)修正加力供油量。

為了提高溫度信號(hào)的放大精度，傳動(dòng)桿采取保持回油穩(wěn)定和燃油溫度補(bǔ)償兩種措施。穩(wěn)定回油活門(mén)和真空膜盒，用于保持回油壓力不變，當(dāng)回油壓力增大時(shí)，真空膜盒壓縮，穩(wěn)定回油活門(mén)開(kāi)大，回油量增加，壓力降低，直至與真空膜盒給定的回油壓力相等為止。

2.2 膜盒式溫度傳感器切換裝置

溫度傳感器切換裝置有兩個(gè)功用：一是當(dāng)主或備份膜盒式傳感器有故障時(shí)，發(fā)出“燃油泵附件熱傳感器故障（膜盒式溫度傳感器故障）”信號(hào)；二是當(dāng)主溫度傳感器有故障時(shí)自動(dòng)切換為備份溫度傳感器工作。

2.3 溫度放大器

溫度放大器對(duì)載有溫度信號(hào)的控制油壓信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成溫度凸輪、三維凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，三維凸輪軸上扇形齒角度約為130°，報(bào)溫度凸輪最大轉(zhuǎn)角約為130°（三維凸輪與溫度凸輪安裝于同一傳感軸的兩端）。

3 機(jī)理分析

3.1 故障模式分析

根據(jù)液壓控制系統(tǒng)原理，膜盒式溫度傳感器及其執(zhí)行裝置在使用過(guò)程中的故障表現(xiàn)主要有以下四類。

1）故障信號(hào)器及其線路類故障，一般是由于線路接觸不良、故障信號(hào)器內(nèi)部故障引起，通常表現(xiàn)為飛參記錄斷續(xù)報(bào)故或停車通電狀態(tài)下不報(bào)故。故障信號(hào)器（MCT-10C）內(nèi)部積炭或觸點(diǎn)燒蝕粘接、信號(hào)器插頭根部絕緣層與電纜金屬保護(hù)套發(fā)生短路等均會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)試車過(guò)程中誤報(bào)或停車通電狀態(tài)下不報(bào)“燃油泵附件熱傳感器故障”。

2）僅有一個(gè)膜盒式溫度傳感器故障，輸出的溫度控制油壓高或低?？赡艿脑蛴校耗ず惺綔囟葌鞲衅鲏毫刂苹铋T(mén)噴嘴堵塞；膜盒式溫度傳感器膜片損傷；穩(wěn)定回油壓力異常偏低；穩(wěn)定回油管路堵塞；敏感元件惰性氣體外泄；穩(wěn)定回油壓力異常偏高，以上原因均可導(dǎo)致某一個(gè)膜盒式溫度傳感器輸出溫度控制油壓高，從而切換活門(mén)移動(dòng)，根據(jù)“油壓高選”原則，按故障的膜盒式溫度傳感器輸出的溫度控制油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，伴隨報(bào)“燃油泵附件熱傳感器故障”。

3）兩個(gè)膜盒式溫度傳感器同時(shí)故障，一般表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣流通道有外來(lái)物進(jìn)入，導(dǎo)致兩個(gè)膜盒式溫度傳感器的敏感元件同時(shí)損傷，惰性氣體泄漏。此時(shí)，由于切換裝置中切換活門(mén)上下兩腔油壓差保持不變，切換裝置處于中立位置，故障信號(hào)器不報(bào)故，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度相當(dāng)于T01=-60℃，慢車轉(zhuǎn)速將由最小供油量控制器控制，N2維持在最小轉(zhuǎn)速，最大狀態(tài)N2轉(zhuǎn)速偏低（約為95%），此種故障模式下推收油門(mén)轉(zhuǎn)速是隨動(dòng)的。若兩個(gè)膜盒式溫度傳感器均出現(xiàn)輸出溫度控制油壓高故障，或一高一低時(shí)，其故障表現(xiàn)與“輸出溫度控制油壓高”一致。

4）穩(wěn)定回油壓力異常故障，一般表現(xiàn)在真空膜盒損壞，穩(wěn)定回油活門(mén)工作異常。當(dāng)穩(wěn)定回油壓力偏高時(shí)，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度偏低（最低相當(dāng)于T01=-60℃），此時(shí)慢車轉(zhuǎn)速將由最小供油量控制器控制，N2維持在最小轉(zhuǎn)速，最大狀態(tài)N2轉(zhuǎn)速偏低（約為95%），此種故障模式下推收油門(mén)，轉(zhuǎn)速是隨動(dòng)的。若穩(wěn)定回油壓力偏低時(shí)，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度偏高（最高相當(dāng)于T01在137℃以上）。其故障模式與“輸出溫度控制油壓高”一致。

3.2 控制壓力異常原因分析

前述故障發(fā)生時(shí)，機(jī)載參數(shù)記錄器收到故障指令，在飛參上顯示“燃油泵附件熱傳感器故障”一次性指令，故障維護(hù)清單（MFL）記錄“5131AAAB4”代碼，飛行員故障清單（PFL）沒(méi)有顯示。

該故障本質(zhì)是兩個(gè)膜盒式溫度傳感器輸出的溫度控制油壓不一致，當(dāng)油壓大于0.5～0.6kgf/cm2時(shí)，主泵調(diào)節(jié)器上的故障信息器（MCT-10C）下腔通回油，故障信號(hào)器內(nèi)部導(dǎo)通28V電輸出告警信號(hào)，信號(hào)傳輸線路為：直流中收配電盒2PZ（120K）→126K/3→111K/1→111K/2→116K/6→802KXA/15，具體故障信號(hào)傳輸線路如圖3所示。。其中，126K插頭對(duì)應(yīng)技術(shù)說(shuō)明書(shū)上大發(fā)接線盒X107插頭。

需要說(shuō)明的是，主、備份膜盒式溫度傳感器不是在任何模式下都互為備份。膜盒式溫度傳感器故障后對(duì)應(yīng)輸出的油壓發(fā)生變化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“油壓高選”原則，即當(dāng)一個(gè)傳感器出現(xiàn)故障，輸出油壓低，壓差超過(guò)規(guī)定值，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出故障信號(hào)，并切換至正常傳感器輸出的油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；輸出油壓高，壓差超過(guò)規(guī)定值，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出故障信號(hào)，為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)推力，發(fā)動(dòng)機(jī)采用故障傳感器輸出的高油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，維持大轉(zhuǎn)速，此時(shí)推油門(mén)轉(zhuǎn)速不隨動(dòng)。

對(duì)飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正常情況下，在N2轉(zhuǎn)速低于6%～10%時(shí)會(huì)報(bào)出“燃油泵附件熱傳感器故障”，在 N2轉(zhuǎn)速超過(guò)6%～10%時(shí)故障消失（此時(shí)系統(tǒng)定壓油已建立）。

因此，該發(fā)動(dòng)機(jī)的故障模式為溫度傳感器故障，更換新件后，故障排除。

4 檢查維護(hù)措施及改進(jìn)建議

1）出現(xiàn)“燃油泵附件熱傳感器故障”時(shí)，無(wú)論是持續(xù)還是斷續(xù)報(bào)故，一定要及時(shí)排查，不能把故障信號(hào)出現(xiàn)后又清消失的現(xiàn)象作為虛警而不處置。

2）未出現(xiàn)“燃油泵附件熱傳感器故障”，但飛參判讀發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各狀態(tài)參數(shù)異常，尤其各狀態(tài)轉(zhuǎn)速有異常降低時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明故障原因，必要時(shí)可對(duì)膜盒式溫度傳感器進(jìn)行測(cè)壓檢查。

3）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行日常檢查維護(hù)時(shí)，目視檢查膜盒式溫度傳感器殼體不應(yīng)有打傷、變形、裂紋和松動(dòng)，避免撞擊膜盒式溫度傳感器。

4）結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)100小時(shí)維護(hù)工作，通過(guò)大發(fā)接線盒X107插頭的3、6插針，測(cè)量故障信號(hào)器（MCT-10C）的電阻值應(yīng)為0Ω。

參考文獻(xiàn)

[1]周宗才，鄭鐵軍.АЛ-31Ф發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、特性、控制[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[2]謝壽生.蘇二七型АЛ-31Ф加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)[Z].空軍工程學(xué)院，1998.

作者簡(jiǎn)介

諶青軍，技師，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)技術(shù)服務(wù)保障工作。

丁振國(guó)，工程師，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析及培訓(xùn)教育工作。

陳華，工程師，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件修理技術(shù)工作。