某型發(fā)動機加力溫度急降超標故障分析及排除

譚廣義 王朝勇 張孝東 諶青軍 丁振國

摘要：針對某型軍用航空發(fā)動機在近幾年外場出現(xiàn)多起加力溫度急降量過大（部分發(fā)動機溫度急降超過180℃）故障這一問題，從發(fā)動機結(jié)構(gòu)和工作原理入手，深入分析故障原因，提出故障排除建議和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：加力;溫度;急降;超標;故障

某型軍用航空發(fā)動機規(guī)定，接通加力過程中溫度下降幅度應(yīng)處于20～60℃之間。如果加力溫度急降量過?。ㄐ∮?0℃），容易造成發(fā)動機爆燃或者有喘振現(xiàn)象;如果加力溫度急降量過大（大于60℃），容易造成發(fā)動機加力接不通。近幾年外場已出現(xiàn)多起加力溫度急降量過大（部分發(fā)動機溫度急降超過180℃）故障，但經(jīng)過加力燃油泵生產(chǎn)廠家的多次故障攻關(guān)也未能有效解決該故障問題。本文將重點根據(jù)外場使用中出現(xiàn)的幾種特殊加力溫度曲線對該類故障進行分析。

1原理分析

根據(jù)發(fā)動機加力狀態(tài)的工作原理可知，當油門桿位置超過73°時，電氣系統(tǒng)分三路進行工作：第一路電流同時經(jīng)主油路汽化器電磁閥、副油路汽化器電磁閥、加力點火線圈使預(yù)燃室產(chǎn)生穩(wěn)定的火源;第二路電流同時經(jīng)加力信號燈、加力開關(guān)電磁閥使加力泵開始供油;第三路電流在斷開收噴口電磁閥的同時，根據(jù)油門桿位置使噴口放到相應(yīng)的位置。

從工作方式及參與工作機件的響應(yīng)速度分析，以上三路電流產(chǎn)生動作結(jié)果的先后順序是：第三路噴口放大，第一路預(yù)燃室形成火源，最后是第二路加力泵開始供油。統(tǒng)計并對比外場多臺發(fā)動機的加力溫度飛參圖，發(fā)現(xiàn)加力泵與發(fā)動機匹配良好的發(fā)動機加力溫度急降一般在30℃～40℃之間，T4溫度曲線具有典型的3次調(diào)整臺階。

發(fā)動機加力狀態(tài)中，T4溫度的變化過程如圖1所示。

1）油門手柄位置大于730后，放噴口電磁閥開始工作，發(fā)動機噴口面積逐漸增大，落壓比增加，N1轉(zhuǎn)速上升;主燃油泵調(diào)節(jié)器為保證N1轉(zhuǎn)速不變，降低供油量，N2轉(zhuǎn)速下降，發(fā)動機T4溫度下降。

2）油門手柄位置超過73°約0.5s左右預(yù)燃室點火成功，形成穩(wěn)定的火源，T4溫度一般短時升高5℃左右，隨著噴口的不斷放大，T4溫度不斷降低。

3）油門手柄位置超過730后，加力開關(guān)電磁開關(guān)開始工作，加力開關(guān)向左移動，加力隨動活塞向左移動，加力燃油壓力增加。大約1.5s左右燃油經(jīng)加力輸油圈噴入加力燃燒室，被預(yù)燃室穩(wěn)定火源點燃，T4溫度急增，落壓比短時降低。

4）加力燃燒室點燃后，噴口不斷放大，落壓比繼續(xù)增加，加力泵出口油壓繼續(xù)升高，部分燃油頂開氣壓限制器緩沖器流入低壓腔，落壓比調(diào)節(jié)器參與工作，T4溫度小幅降低，由于加力泵的性能差異將決定該階段T4溫度降低的幅度及回調(diào)的時間。

5）當油門手柄位置超過730后3～4s，落壓比進行加力供油量的調(diào)節(jié)，發(fā)動機T4溫度進入上升階段。

6）發(fā)動機進入穩(wěn)定的加力狀態(tài)，加力溫度的高低取決于發(fā)動機性能。2預(yù)燃室工作特性

根據(jù)規(guī)定，發(fā)動機噴口延時可在0～2s范圍內(nèi)進行調(diào)整。發(fā)動機修理出廠一般調(diào)整到0s，個別發(fā)動機修理出廠或者外場使用中調(diào)整到0.5s或者1s;由于噴口延時大于1s則會導(dǎo)致發(fā)動機進入加力時容易產(chǎn)生爆燃，一般情況下不建議調(diào)整至大于1s。

對于噴口調(diào)節(jié)片延時調(diào)整到0.5s的發(fā)動機，在使用中加力溫度有以下兩種典型曲線模式。

1）放噴口延時為0.5s的發(fā)動機，在不考慮噴口延時繼電器工作誤差或者延時繼電器誤差為正值（延時時間大于0.5s）的情況下，由于預(yù)燃室形成穩(wěn)定火源的時間一般小于0.5s，發(fā)動機加力溫度曲線如圖2所示。發(fā)動機加力溫度在最大狀態(tài)位置時，因噴口沒有放大，預(yù)燃室形成穩(wěn)定火源，落壓比增加，T4溫度短暫增加5～10℃。

2）放噴口延時為0.5s的發(fā)動機，如果噴口延時繼電器工作誤差為負值（延時時間小于0.5s），由于預(yù)燃室形成穩(wěn)定火源的時間一般小于0.5s，剛好與噴口延時時間重合，預(yù)燃室形成穩(wěn)定火源的同時噴口放大，T4溫度沒有明顯的增加或者減少現(xiàn)象。但可以從加力溫度曲線圖3可看出，溫度下降時間相比油門桿有延遲現(xiàn)象。發(fā)動機當天第一次進加力的發(fā)動機，因為預(yù)燃系統(tǒng)和加力燃油導(dǎo)管沒有充填燃油，進加力曲線圖與該種情況相似。

3故障分析

3.1發(fā)動機預(yù)燃系統(tǒng)故障

發(fā)動機預(yù)燃室形成穩(wěn)定火源性能較差，根據(jù)預(yù)燃室火源形成的時機不同，一般出現(xiàn)以下兩種T4曲線圖。

1）預(yù)燃室火源形成的時機在加力泵已經(jīng)開始供油之后，發(fā)動機出現(xiàn)接通加力時機大于1.5s，加力溫度急降大、加力接通時機晚、加力有爆聲等現(xiàn)象，加力T4溫度曲線呈現(xiàn)光滑的“V”字形態(tài)，如圖4所示。

2）預(yù)燃室火源形成的時機在加力泵開始供油之前，但形成穩(wěn)定火源的時間大于0.5s，T4溫度曲線能看見預(yù)燃室形成穩(wěn)定火源時的加力溫度短時急增，但加力接通時間推后，加力溫度曲線往往只能形成兩次調(diào)整現(xiàn)象，如圖5所示。

3.2發(fā)動機加力泵故障

發(fā)動機加力泵故障時，容易出現(xiàn)加力接不通、加力溫度急降大、加力溫度上升慢等故障。

1）加力泵無法建立加力油壓。發(fā)動機進入加力狀態(tài)時，加力泵無法建立加力油壓造成加力沒有接通。其故障現(xiàn)象表現(xiàn)為加力溫度極速下降100℃以上，落壓比增加，為保持N1轉(zhuǎn)速不變，N2轉(zhuǎn)速下降到95%以下甚至斷開91°度加力電門，發(fā)動機溫度下降時間等于放噴口時間，加力溫度曲線如圖6所示。

2）加力泵建立油壓時間過晚（大于3秒），發(fā)動機進入加力狀態(tài)時，加力泵無法及時建立加力油壓造成加力溫度急降大。其故障表現(xiàn)為加力溫度急速下降（下降量取決于放噴口速度和加力泵油壓建立的時間），落壓比增大，N2轉(zhuǎn)速隨之下降。當加力接通后T4溫度恢復(fù)到加力狀態(tài)溫度。該類故障與預(yù)燃室形成穩(wěn)定火焰時間過晚相似，但不會形成爆音現(xiàn)象，加力溫度曲線如圖7所示。

3）加力油壓回調(diào)過量，發(fā)動機進入加力后1.5s開始供油，加力燃燒室穩(wěn)定火源點燃加力燃油，2s左右因加力油壓上升，氣壓調(diào)節(jié)器緩沖活門參與工作，加力油壓小幅回調(diào)。部分發(fā)動機在加力燃燒室點燃后，因各種原因加力燃油回調(diào)量過大，加力油壓回調(diào)后不能及時上升，其故障現(xiàn)象表現(xiàn)為加力溫度急降大，加入加力溫度調(diào)節(jié)的后半程會出現(xiàn)明顯的“U”型底，“U”型底部溫度往往低于加力燃油點燃時的T4溫度，加力溫度曲線如圖8所示。

4預(yù)防措施

針對以上故障現(xiàn)象和發(fā)生機理，在外場有限的條件下可以采用以下預(yù)防措施。

1）飛參控制，每個起落重點檢查加力部分曲線，對發(fā)動機T4、N1、N2溫度突增、急降值進行對比，發(fā)現(xiàn)參數(shù)值變化較大時，分析可能發(fā)生的原因，采取針對性的排故措施。

2）清洗層板節(jié)流器，結(jié)合發(fā)動機定期工作清洗主燃油泵、加力燃油泵、預(yù)燃系統(tǒng)層板節(jié)流，觀察洗滌液的變化情況，外觀檢查層板節(jié)流器濾網(wǎng)是否有破損，必要時進行更換。

3）針對第一次進加力T4溫度急降大的發(fā)動機，嚴格按照發(fā)動機使用規(guī)程進行試車檢查，將暖機時間控制在上限。