某型發動機占空比參數異常分析

王曉彬+李恒

【摘 要】 本文介紹了某型發動機低壓壓氣機進口導流葉片轉角調節系統工作原理，對某些發動機占空比參數不符合規定進行分析并找出異常原因。

【關鍵詞】 低壓壓氣機進口導流葉片轉角 占空比 調節系統

占空比是某型發動機一個重要的調節中介參數，其正常工作時應在規定范圍內保持穩定，在實際使用中，經常出現占空比很小甚至接近于0%的異常現象。該現象嚴重影響了發動機正常性能的發揮，影響發動機應用。

1 某型發動機低壓轉角調節系統工作原理

某型發動機低壓壓氣機進口導流葉片轉角調節系統是根據發動機高、低壓轉子換算轉速調節低壓轉角大小，保證低壓壓氣機一定的穩定裕度以及發動機所需的空氣流量。

低壓轉角調節系統分為主調節系統和備用調節系統。發動機正常工作時自動調節器和液壓機械調節器根據低壓換算轉速進行調節；當發動機主調節系統發生故障由液壓機械調節器根據高壓換算轉速進行調節。

1.1 主調節系統

主調節系統由低壓轉速測量器，進氣溫度測量器，角度測量器，低壓轉角調節程序形成器、電磁活門、帶襯筒活塞、分油活門等組成。

低壓轉角調節程序形成器：在形成器內部的設定程序按照低壓換算轉速計算得到相應給定角位移信號，并且由方程式計算可以得到偏差信號。

電磁活門：電磁活門根據載有占空比的寬脈沖信號控制帶襯筒活塞右腔的油壓。當占空比增大時，電磁活門打開的時間增長，回油量增多，帶調節襯筒活塞右腔的油壓減小；反之，活塞右腔油壓增大。占空比與低壓轉角增量按照預定的程序進行控制。

發動機處于某個穩定狀態：自動調節器發出規定的脈沖信號，占空比系數在規定范圍內工作，電磁活門開度保持平衡，帶襯筒活塞處于中立位置，分油活門蓋住低壓作動筒左右腔的油路，低壓作動筒活塞桿長度保持一定，低壓轉子轉角與發動機工作轉速相適應。

推動油門桿到達某個轉速并保持轉速穩定過程：在加速調節器控制下高壓轉速逐漸增大，由于高壓轉子轉動慣性較小，隨著高壓轉速增大，通過高壓換算轉速指令形成裝置和杠桿作用，使低壓轉角液壓機械調節器的分油活門左移，打開作動筒左腔回油路和右腔供油路，作動筒活塞桿左移，低壓轉角開始轉大。

與此同時，低壓轉速、進氣溫度和低壓轉角信號進入到轉角調節程序形成器，在低壓轉角調節程序形成器中計算得到的偏差信號輸入校正電路時進行動態品質校正，然后再送到寬脈沖調制器輸入端，寬脈沖調制器將偏差信號制成小于額定占空系數的寬脈沖信號，再經過功率放大器輸入到執行電磁活門中，此時如果“導向器故障”指令形成器未檢測到通道故障信號，則開關電路導通，電磁活門正常工作回油開度減小，帶襯筒活塞右腔油壓增大，使帶襯筒活塞左移，分油活門相對于帶襯筒活塞的開度逐漸減小，低壓轉角增加速度減緩。

由于低壓轉角增大，低壓轉角液壓機械調節器上反饋凸輪開始轉動，使分油活門開始向中立位置右移。由于低壓轉子轉動慣性較大，此時低壓轉速才上升到與高壓轉速相適應的值，計算得到偏差信號開始減小，占空比也開始增大，電磁活門回油時間比例增大，帶襯筒活塞也開始朝中立位置右移，在帶襯筒活塞還處在中立位置左邊時，分油活門已經右移追趕上帶襯筒活塞，并蓋住帶襯筒活塞通往低壓作動筒左右腔的油路。

隨著高壓轉速逐漸穩定，低壓換算轉速繼續增大，偏差信號減小，占空比逐漸增大，電磁活門回油時間比例進一步增大，帶襯筒活塞繼續右移，低壓作動筒活塞右腔供油路和左腔回油路重新溝通，低壓作動筒活塞左移，進口導流葉片轉角繼續增大。并且同時，通過反饋凸輪，使分油活門也繼續右移追趕帶襯筒活塞。當帶襯筒活塞運動到原中立位置時，偏差信號減小到0，占空比等于額定值，分油活門在反饋凸輪的作用下，重新又蓋住襯筒上的油路，調節過程結束，低壓轉角與發動機新的狀態相對應。

1.2 備用調節系統

低壓轉角備用調節系統是根據高壓換算轉速調節低壓轉角大小，并保證發動機在所有狀態都能穩定地工作。當電子—機械調節系統故障時，帶襯筒活塞處于其運動范圍內某一位置。

2 某型發動機占空比參數異常故分析

2.1 根據調節系統進行分析

在低壓轉速不大于起調點，低壓轉角主調節系統沒有投入工作，占空比=0%，電磁活門完全關閉，帶襯筒活塞位于左極限位置。

推動油門桿發動機加速過程發動機氣動原理分析：高壓壓氣機進口可調靜子導流葉片發生卡滯，進入高壓轉子空氣量較減少，高壓轉子負載較輕，高壓轉子達到與油門桿相對應的轉速需求功增加量減少，主泵高壓轉速控制器控制燃燒室需要的供油增加量減少，高壓渦輪前的溫度增加量降低，確保了高壓轉子轉速增加量以及燃燒室油氣比合適，這樣低壓渦輪剩余功較增加量減少，直接導致低壓轉子轉速爬升較慢。

推動油門桿發動機加速過程控制規律分析：由于高壓轉速上升過快，低壓轉角變大；低壓轉速上升較慢，自動調節器計算出偏差較大，占空比=0%，電磁活門完全關閉，帶襯筒活塞靠近左極限位置。由于高壓轉角卡滯的存在，高壓轉速和低壓轉速差值較大，計算得到的偏差值也很大，因此占空比一直接近0%，電磁活門幾乎完全關閉，帶襯筒活塞靠近左極限位置。

高壓轉速穩定一段時間，高壓轉角由卡滯到逐漸變大，高壓壓氣機負載增加，燃燒室供油量增大，渦輪前溫度增大，低壓渦輪剩余功增多，低壓轉速上升，偏差值減小，占空比變大。到低壓轉速上升并趨于穩態，占空比也逐漸穩定，電磁活門回油時間比例增大，帶襯筒活塞右移蓋住分油活門，系統保持平衡。

2.2 根據低壓轉角和低壓換算轉速、高壓換算轉速關系分析

根據低壓轉角和低壓換算轉速、高壓換算轉速關系，高壓轉角卡滯引起高、低壓轉子轉速差值變大，導致低壓轉角備用液壓調節計劃曲線向左側移動，與主控制調節計劃部分重疊甚至超出。備用機械液壓調節實際上占據低壓轉角調節的控制權。

自動調節器在邏輯需要調節低壓角度減小符合主控制規律，控制占空比數值很小甚至接近于0%。

參考文獻：

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