某型發動機自動停車分析

孫護國，曾義倫，葉斌，劉少杰

（1.海軍航空工程學院青島校區，山東 青島 2 6 6 0 4 1；2.中國人民解放軍9 2 0 7 4部隊，浙江 寧波 3 1 5 0 2 1）

某型發動機自動停車分析

孫護國1，曾義倫2，葉斌1，劉少杰1

（1.海軍航空工程學院青島校區，山東 青島 2 6 6 0 4 1；2.中國人民解放軍9 2 0 7 4部隊，浙江 寧波 3 1 5 0 2 1）

某型發動機多次在起動成功后出現發動機自動停車。本文結合自動停車時的現象，分析了導致發動機自動停車的條件。以及放氣活門的工作原理，結合放氣活門的工作情況，找出了引起該故障的原因，并給出了故障排除方法。

停車；放氣活門；壓差；靜壓

某型燃氣渦輪發動機既可向起動主發動機的空氣起動機提供壓縮空氣源，又能在主發動機正常工作時向機上設備提供交流電。

該型發動機在起動、空載和加載等各狀態工作時，通過電子調節器實現控制。其中電子調節器能夠通過自動停車實現對發動機異常工作時的保護。

1 發動機自動停車條件

該型發動機在地面運行時，滿足下列條件之一會自動停車。這些條件包含：起動階段燃氣超溫；起動后在規定的時間未進入空載狀態；起動過程中電壓過低；滑油壓力過低，并持續一定時間以上；滑油溫度過高；工作時燃氣超溫；發動機超轉；發動機艙起火；滑油濾堵塞；工作轉速偏低；主發動機引氣完畢后放氣活門未打開；燃油濾堵塞。

在空中滿足下列條件之一，將實現自動停車：滑油壓力過低，并持續一定時間以上；工作時燃氣超溫；發動機超轉或轉速過低；主發動機引氣完后放氣活門未打開。

2 自動停車時的現象

在進行該型發動機正常起動時，按下起動按鈕后發動機正常點火，轉速與聲音正常上升，持續一定時間后“工作”信號盤（見圖1）亮，持續幾秒后“工作”信號盤滅，同時“故障”信號盤（見圖1）亮，發動機自動停車。在出現此故障的初期，出現自動停車后再次起動又一切正常，故障消失。另據飛行員反映，空中也出現類似現象。在故障的后期，每次起動后都將自動停車。

3 原因分析與排故

3.1 初步分析

從故障現象可知，此故障在地面和空中都曾出現，查找對比地面和空中自動停車的各項條件，發現“工作時燃氣溫度超溫”、“轉速超轉”、“滑油壓力過低并持續一定時間以上”、“主發動機引氣完畢后放氣活門未打開”的其中一項可能是造成此故障的原因?？紤]“工作時燃氣超溫”、“轉速超轉”、“滑油壓力過低并持續一定時間以上”這些條件只要其中一項出現，該型發動機操縱控制臺上的相應信號盤（見圖1）就會亮起，除非信號盤線路異常。

圖1 某型發動機操縱控制臺

隨后檢查信號盤線路及停車控制線路均正常，更換電子調節器故障也并未消失。最后認為故障最大可能是由“主發動機引氣完畢一定時間內放氣活門未打開”所造成的。

3.2 原理分析

正常情況下，放氣活門打開和關閉的控制是由其本身的機械結構和作用在活門內部的氣動力決定的。空氣通過引氣管和流量管，在流量管后根據情況分別通往主發動機引氣管路和放氣活門。

流量管為文氏管結構，根據伯努利方程：

P＋0.5 ρV 2=C；V=Q/A

其中C為常量，P、ρ、V、Q、A分別為氣體的靜壓、密度、速度、容積流量和截面積。由以上公式可以看出：氣流截面由粗變細，流速變快；且流速高處靜壓低。

在圖2中，放氣活門的接管嘴2處的氣體壓力P 1來自細截面端，法蘭盤1處氣體壓力P 2來自粗截面端，P 1和P 2存在壓差ΔP。P 1使放氣活門關閉，P 2使放氣活門打開。當活門打開時，微型開關4（見圖2）向電子調節器發出“打開”信號；活門關閉時，微型開關4斷開觸點，停止發出“打開”信號。

圖2 放氣活門外觀圖

正常情況下：發動機起動之前P 1、P 2分別為0；在起動過程中，P 1＜P 2，活塞向下移動，直到氣壓差由彈簧力平衡，放氣活門在一定位置打開，這時微型開關4向電子調節器發出“打開”信號；在發動機完成起動后進入空轉工作狀態此信號也應該一直保持。當主發動機的空氣起動機開始引氣瞬間，進入放氣活門的氣體流量降低，P 1＞P 2，活塞向上移動，放氣活門自動關閉，微型開關4才停止發出“打開”信號。

結合故障現象，判斷故障原因是：在發動機完成起動，進入空轉后，在還沒進行引氣時，微型開關4已經停止發出“打開”信號，在信號停止幾秒后，電子調節器判斷“主發動機引氣完畢幾秒內放氣活門未打開”條件成立（“引氣完畢”的信號由空氣起動機退出工作時發出至電子調節器，此時空氣起動機不引氣，所以“引氣完畢”的信號是存在的），發出了自動停車指令。

通過上述分析，認為放氣活門微型開關4自身故障或壓差ΔP變化引起微型開關4非正常工作，是導致“主發動機引氣完畢一定時間內放氣活門未打開”的直接原因。

3.3 故障定位

考慮放氣活門內部結構較為簡單，且工作時間不足5 0 h，放氣活門自身故障的可能性不大，因安裝位置狹小更換放氣活門也較為困難，所以先考慮“壓差ΔP變化”這一因素。

根據電子調節器內部設定的程序，當發動機轉子的轉速達到穩定之后，經過幾秒通過繼電器向“小發工作”信號盤供電，“小發工作”信號盤亮，同時引氣節氣門自動打開。引氣節氣門打開后，向主發動機引氣的工作并未進行，只是將氣體連通至空氣起動機之前管路（引氣真正開始是在空氣起動機接通時）。如果管路密封良好，這時壓差ΔP變化應該不大，不足以引起放氣活門關閉；相反當引氣管路存在泄漏，則會立刻改變壓差ΔP，導致放氣活門關閉。

檢查引氣管路發現幾處管路接頭處的管壁上有黑色漏氣痕跡，在右發動機空氣起動機接頭處更為明顯。對漏氣接頭處按要求重新進行裝配，保證密封良好后起動發動機，故障現象消失。

4 結語

（1）發動機的此次自動停車是由外部引氣管路存在泄漏導致。

（2）外部引氣管接頭處多為橡膠套管連接，特別是在外界溫度急劇變化后容易出現老化，使密封性能下降。

（3）平時維護過程中注意檢查引氣管接頭有無滲漏痕跡，及時采取密封措施。

（4）如果管路滲漏量較小，因條件限制無法徹底進行密封時，可以考慮通過逆時針調整調整螺釘6，增大通過接管嘴3處空氣排泄量，從而降低P 1，不至于使放氣活門關閉；也可以順時針擰緊制動塊5（見圖2），使微型開關4的觸點仍然處于閉合狀態，電子調節器繼續保持“打開”信號，放氣活門也處于尚未關閉狀態。

（5）自動停車故障一般按照由外而內，先簡單再復雜的順序進行排除，尤其要考慮停車是否是因信號問題引起。

[1]潘錦珊，申振華，方人淞等. 氣體動力學基礎[M].北京：國防工業出版社，1 9 9 4.

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