診斷發動機排氣溫度顯示記錄異常的方法研究

張曉光，管清友

（航空工業沈飛集團公司，遼寧 沈陽110850）

航空發動機是飛機的心臟，而發動機的排氣溫度更是直觀地反映發動機工作狀態性能的重要參數。發動機排氣溫度顯示途徑主要有主顯示器顯示、輔助顯示器顯示，以及地勤人員判斷的飛行參數記錄等。發動機排氣溫度主要是由分布于發動機艙的熱電偶感應溫度的變化，產生感應電動勢，以模擬量信號輸出，經過溫度補償的形式傳送到各顯示記錄系統。

1 機理分析

1.1 溫度補償效應

熱電偶是常用的溫度檢測元件，由兩根材料不同的金屬導線焊接，分為兩端：熱端感受溫度，冷端輸出。熱電偶只有在冷端溫度不變的條件下，其熱電勢才與熱端溫度呈單值函數關系。但實際應用中，隨著發動機排氣溫度在20～800℃之間的連續變化，需在熱電偶的冷端進行償法，通常采用補償導線法，原理如下[1]：

補償導線法即采用一對熱電性與熱電偶相同的金屬絲將熱電偶的冷端連接，一般溫度補償導線的介質導線電阻規格為高端約1.4Ω/m，低端約0.6Ω/m.

1.2 顯示記錄機理

發動機熱電偶感應發動機排氣溫度的變化后產生感應電動勢，主要用于輔助顯示器顯示、發動機參數解算、主顯示器顯示、參數記錄。信號傳輸信號補償始終遵循高端、低端補償邏輯，中間數據轉換傳輸可采用GJB422、GJB429、1553B及光纖信號等形式傳輸。示意圖如圖1所示。

圖1 排氣溫度顯示示意圖

2 排氣溫度顯示記錄異常故障樹分析

發動機排氣溫度顯示記錄異常情況主要有超標、擺動以及各顯示記錄不一致等。根據排氣溫度顯示工作原理，結合工作實際分析，確定引起排氣溫顯示記錄異常的主要原因有如下15個底事件構成，故障樹如圖2所示。

圖2 排氣溫度顯示記錄異常故障樹

2.1 成品問題

成品問題主要有：發動機熱電偶、發動機參數解算部件、輔助顯示器、數據轉換部件、參數記錄部件。

2.2 線路問題

（1）常態斷路問題

常態線路檢查包括測量線路導通性、絕緣性、電阻值，進而排除常態斷路情況。

（2）虛接斷路問題

1）連接器未安裝到位：常規檢查連接器用多個鍵和殼體上相應的鍵槽定位，當連接到位后會聽到“咔噠”聲。

2）接觸偶接觸不充分：電連接器“針、孔”未見存在“縮膛”、“彎針”、“倒針”，接觸偶材質如鎳鉻、鎳硅、銅、鍍金等存在氧化或附著物等問題。

（3）常態短路問題

通過對線纜間電阻及絕緣情況測量，可以排除常態短路情況。

（4）其他虛接短路問題

主要包括：壓接點虛接短路、連接器虛接短路，通過對連接器及壓接點分解或測量信號之間，信號與地之間的電阻及絕緣檢查可排查。

（5）多余物造成的虛接短路：連接器內存在導電性質的多余物也可造成線路虛接。

（6）溫度補償電纜問題

主要有：高、低端的溫度補償線反接，電纜敷設錯誤或者未采用高、低端補償電纜。

3 實例驗證

某機地面試車時發現，輔助顯示器與主顯示器的發動機排氣溫度不一致，隨著發動機試車時間及溫度的變化而變化，最高達40℃.

3.1 數據分析

對比試車時數據，見附表1.輔助顯示器顯示的排氣溫度偏高，主顯示器顯示的排氣溫度與發動機狀態要求控制溫度基本一致，輔助顯示器顯示的排氣溫度異常。

表1 排氣溫度對比圖表

3.2 故障定位

檢查輔助顯示器至熱電偶端的高、低端補償電纜，記錄電阻值，數據見附表2.

表2 輔助顯示器補償電纜電阻

約3.5 m電纜，此長度與座艙內輔助顯示器至中間連接器段補償導線長度相當。

檢查座艙內輔助顯示器補償電纜并測量電阻值。數據見附表3.

由數據計算故障飛機補償導線高、低端電阻比不滿足理論上2.33電阻比要求。溫度補償導線電阻值與理論上電阻有偏差。說明補償導線部分線段未按要求進行敷設。通過計算，錯誤補償電纜長度為：

表3 座艙內輔助顯示器補償電纜電阻

由表3數據分析，輔助顯示器的補償線纜高低端反接。

3.3 故障驗證

調整溫度補償電纜后試車驗證輔助顯示器和主顯示器顯示的發動機排氣溫度正常。

4 結束語

發動機排氣溫度，作為發動機的一項重要工作常數，指示異常將直接導致試飛員對發動機狀態判定錯誤，尤其特情下處置稍有不慎將導致發動機空中停車的安全事故。本文通過對發動機排氣溫度顯示記錄的理論分析，以故障樹的形式對各底事件進行了說明，并通過實例方式加以驗證此種分析方法的真實有效性，希望能以此文對航空機務人員處理類似問題提供有效地幫助。