某型發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車故障分析

虞志強(qiáng)　丁雷

摘 要：本文通過空中順槳停車故障，分析某型發(fā)動(dòng)機(jī)順槳保護(hù)裝置工作原理，并敘述了某型號發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自動(dòng)順槳傳感器工作原理及列舉順槳停車故障排除故障樹。本文對發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車故障的排除具有參考意義。

關(guān)鍵詞：空中順槳；順槳停車；扭矩自動(dòng)順槳傳感器；故障樹

中圖分類號：V231.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1671-2064（2018）23-0063-03

0 引言

某型發(fā)動(dòng)機(jī)是我國一種常用的單軸高空渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，與四葉變距空氣螺旋槳配套工作，并通過螺旋槳操作系統(tǒng)改變螺旋槳槳葉角，來保證發(fā)動(dòng)機(jī)除慢車外的所有工作狀態(tài)轉(zhuǎn)速恒定，系統(tǒng)還設(shè)置了扭矩、負(fù)拉力、人工和緊急順槳裝置，以保證飛機(jī)飛行的安全可靠。

發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車指的是在發(fā)動(dòng)機(jī)停車后，把螺旋槳的槳葉轉(zhuǎn)到與飛行方向接近平行狀態(tài)的操縱動(dòng)作，目的在于減小阻力和避免損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車時(shí)，由于順槳停車故障涉及發(fā)動(dòng)機(jī)附部件和電路系統(tǒng)等范圍較廣，故障排查困難。其次，某些順槳停車故障存在偶發(fā)性，故障無法復(fù)現(xiàn)，導(dǎo)致故障排除更加艱巨。而本文對發(fā)動(dòng)機(jī)順槳故障進(jìn)行了詳細(xì)的研究，為類似故障排除提供借鑒。

1 故障現(xiàn)象

某飛機(jī)在執(zhí)行飛行任務(wù)，飛行33分鐘后，在海拔高度2807.8m平飛，飛行速度327.8km/h情況下，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)空中順槳停車，飛機(jī)返航后平穩(wěn)著陸，飛機(jī)及機(jī)組無任何損傷。

2 故障分析

2.1 飛參判讀

飛參數(shù)據(jù)采集為1秒鐘16組數(shù)據(jù)，查看發(fā)動(dòng)機(jī)順槳前后飛參數(shù)據(jù)變化情況見表1。

數(shù)據(jù)記錄顯示，在發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)刻，先出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障信號，0.0625s后出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)停車信號，燃油開始切斷，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車。

通過飛參數(shù)據(jù)判讀，發(fā)動(dòng)機(jī)停車前工作參數(shù)正常，不滿足自動(dòng)順槳停車條件：扭矩壓力低于0.98MPa或負(fù)拉力超過（11.76±0.49）kN。其次，查看螺旋槳順槳角83°30′，從而排除緊急順槳。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車是異常信號導(dǎo)致自動(dòng)順槳系統(tǒng)工作，最終發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

2.2 故障樹分析

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車的機(jī)理，建立了本次發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車故障樹（見圖1），根據(jù)故障樹開展故障分析。

2.2.1 扭矩自動(dòng)順槳

（1）油門桿處于56°±2°以上，燃油供油中斷。

機(jī)理：發(fā)動(dòng)機(jī)油門角度為56°±2°以上，燃油供油發(fā)生故障中斷，無法提供發(fā)動(dòng)機(jī)工作所需流量和壓力的燃油，使扭矩壓力下降至0.98MPa以下時(shí)，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車。

驗(yàn)證：通過查看飛參數(shù)據(jù)表明，在發(fā)動(dòng)機(jī)停車前，發(fā)動(dòng)機(jī)高壓燃油壓力、低壓燃油壓力及扭矩均正常，不滿足發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車條件。

結(jié)論：可以排除。

（2）油門桿處于56°±2°以上，扭矩自動(dòng)順槳傳感器下電門接通。

機(jī)理：發(fā)動(dòng)機(jī)油門角度為56°±2°以上，扭矩自動(dòng)順槳傳感器下電門接通后，發(fā)出信號至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：1）打開發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩順槳傳感器的觀察窗，檢查上電門和下電門情況，發(fā)現(xiàn)上、下電門頂桿固定螺母均有腐蝕現(xiàn)象，如圖2所示，存在異常；2）按壓上電門和下電門檢查開關(guān)情況是否正常，上電門按壓聲音正常，下電門按壓聲音沉悶。

結(jié)論：不可排除。

（3）順槳繼電器盒故障發(fā)出錯(cuò)誤指令。

機(jī)理：順槳繼電器盒工作異常，發(fā)出錯(cuò)誤指令，導(dǎo)致順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：對順槳繼電器盒進(jìn)行外觀檢查、功能檢查，順槳繼電器盒及其相關(guān)電纜正常。

結(jié)論：可以排除。

（4）自動(dòng)順槳信號線路竄入順槳信號。

機(jī)理：順槳控制線路故障，導(dǎo)致順槳繼電器盒誤工作，發(fā)出順槳泵工作指令，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：1）扭矩自動(dòng)順槳傳感器相關(guān)電纜正常；2）各設(shè)備、電纜插頭連接線路未出現(xiàn)破損、燒蝕情況。

結(jié)論：可以排除。

2.2.2 負(fù)拉力自動(dòng)順槳

（1）油門桿處于40°±2°以上，負(fù)拉力超過11.76kN。

機(jī)理：當(dāng)油門桿處于40°±2°以上，負(fù)拉力超過11.76kN時(shí)，負(fù)拉力自動(dòng)順槳液壓電門接通后，發(fā)出信號至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：通過查看飛參數(shù)據(jù)分析表明，在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障前，螺旋槳處于中距限動(dòng)狀態(tài)，油門角度處于54.8°，扭矩壓力達(dá)到3.6764MPa，負(fù)拉力不會(huì)達(dá)到11.76kN，不滿足負(fù)拉力自動(dòng)順槳條件。

結(jié)論：可以排除。

（2）負(fù)拉力自動(dòng)順槳檢查電磁活門接通。

機(jī)理：負(fù)拉力自動(dòng)順槳檢查電磁活門接通，促使自動(dòng)順槳液壓電門接通，發(fā)出信號至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：對負(fù)拉力自動(dòng)順槳檢查電磁活門進(jìn)行外觀檢查、功能檢查，工作正常。

結(jié)論：可以排除。

（3）順槳繼電器盒故障發(fā)出錯(cuò)誤指令。

機(jī)理：順槳繼電器盒工作異常，發(fā)出錯(cuò)誤指令，導(dǎo)致順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：對順槳繼電器盒進(jìn)行外觀檢查、功能檢查，順槳繼電器盒及其相關(guān)電纜正常。

結(jié)論：可以排除。

（4）自動(dòng)順槳信號線路竄入順槳信號。

機(jī)理：順槳控制線路故障，導(dǎo)致順槳繼電器盒誤工作，發(fā)出順槳泵工作指令，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：1）負(fù)拉力自動(dòng)順槳電磁活門相關(guān)電纜正常；2）各設(shè)備、電纜插頭連接線路未出現(xiàn)破損、燒蝕情況。

結(jié)論：可以排除。

（5）負(fù)拉力自動(dòng)順槳液壓電門接通。

機(jī)理：負(fù)拉力自動(dòng)順槳液壓電門接通，發(fā)出信號至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

驗(yàn)證：負(fù)拉力自動(dòng)順槳液壓電門通斷檢查，檢查結(jié)果表明電門處于斷開狀態(tài)。

結(jié)論：可以排除。

根據(jù)對以上故障的機(jī)理分析、檢查以及結(jié)論，最終只有扭矩自動(dòng)順槳傳感器下電門接通導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車，不可排除。

2.3 扭矩自動(dòng)順槳傳感器電門故障分析

正常情況下，當(dāng)油門桿處于56°以上時(shí)，燃油調(diào)節(jié)器的扭矩自動(dòng)順槳連鎖電門接通。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，扭矩壓力大于2.94MPa，在扭矩滑油壓力作用下，扭矩自動(dòng)順槳傳感器的兩個(gè)電門都接在3、4點(diǎn)上，當(dāng)扭矩壓力下降至0.98MPa以下時(shí)，扭矩自動(dòng)順槳傳感器的下電門跳向1、2兩點(diǎn)（電門動(dòng)作示意圖見圖3），發(fā)出扭矩自動(dòng)順槳信號至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發(fā)動(dòng)機(jī)順槳停車。

本次故障發(fā)生時(shí)，扭矩自動(dòng)順槳傳感器下電門1、2兩點(diǎn)異常接通，發(fā)出扭矩順槳信號，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車。

2.4 故障驗(yàn)證

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車，油門在58°時(shí)，出現(xiàn)順槳停車，故障復(fù)現(xiàn)。（2）將該發(fā)扭矩自動(dòng)順槳傳感器安裝至另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上，地面試車，發(fā)動(dòng)機(jī)油門在58°時(shí)，出現(xiàn)順槳停車，故障再次復(fù)現(xiàn)。

兩次驗(yàn)證試車，均出現(xiàn)故障復(fù)現(xiàn)，進(jìn)一步確認(rèn)故障樹分析結(jié)果正確。

3 故障結(jié)論

綜上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車的故障原因?yàn)榕ぞ刈詣?dòng)順槳傳感器下電門異常接通導(dǎo)致。扭矩自動(dòng)順槳傳感器電門失效，導(dǎo)致電門工作異常，在飛行過程中發(fā)出扭矩順槳信號，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)順槳停車。

4 結(jié)語

發(fā)動(dòng)機(jī)空中順槳停車故障發(fā)生較為罕見，當(dāng)發(fā)生此類故障時(shí)，通過建立故障樹，對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)性檢查和分析，確認(rèn)故障發(fā)生的根本原因，并進(jìn)行舉一反三杜絕相類似故障再次發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]某型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)說明書[M].中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，2017.

[2]某型發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)手冊[M].中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，2017.