某型飛機防冰系統無壓力故障分析

鄧世軍 黃海波 韓成杰

【摘?要】針對某型飛機壓力調節關斷活門偶發打不開導致引氣系統無壓力故障，結合活門工作原理，采用故障樹分析法分析原因，對可能的故障件進行試驗檢測，確認故障原因，制定故障解決措施及故障驗證方法。該故障分析、排除方法對類似活門可靠性故障排查具有借鑒意義。

【關鍵詞】壓力調節關斷活門;故障分析;飛機防冰系統

0引言

某型飛機利用引自發動機的高溫高壓氣體對發動機進氣道除冰，壓力調節關斷活門是飛機發動機進氣道防冰系統的控制附件，安裝在防冰系統引氣管路中，其功能是將引自發動機的高溫高壓氣體調節至適合壓力值，提供給發動機進氣道除冰，并根據防冰系統工作需要打開/關閉引氣源。

1壓力調節關斷活門工作原理

壓力調節關斷活門主要由控制機構和執行機構組成（見圖1所示），控制機構由過濾器、接通活門、電磁鐵、調壓機構等組成，執行機構由感壓管、中石墨環、套閥等組成。

飛機防冰系統工作時，壓力調節關斷活門隨即開始工作，電磁鐵（6）通電，帶動接通活門（5）運動，接通活門的上活門關閉，下活門打開，活門入口處引自發動機的高溫高壓氣體進入調壓機構（7），經過調壓機構（7）之后，將入口壓力調為基準壓力，并傳入套閥（3）的控制腔A，套閥（3）在控制腔壓力的作用下，打開主氣流通道，使入口氣體經此通道流入出口開始向系統供氣。反饋腔B有感壓管（1）傳輸的出口壓力，在套閥（3）上產生一個關閉力，活門打開與關閉由反饋腔B和控制腔A的壓力控制。當電磁鐵（6）斷電時，接通活門（5）上活門打開，控制腔壓力被釋放掉，套閥（3）在進口壓力（進口壓力作用在套閥的凸緣上）和反饋腔壓力共同作用下迅速移向關閉位置，從而停止向系統供氣。

當調壓機構異常卡滯時，安全活門打開使控制腔排氣，防止活門出口壓力過高。

2故障分析

2.1故障現象

某型飛機飛行中連續發生兩起防冰系統無工作壓力故障。

2.2故障原因

結合飛機發動機進氣道防冰系統管路走向及工作原理，初步判斷故障原因為壓力調節關斷活門在工作時打不開，導致防冰系統無工作壓力。

對出現故障的2套壓力調節關斷活門進行性能復試，故障未復現。經查詢活門實際工作狀態（工作介質溫度、電壓要求），模擬活門實際工況重新試驗，2套活門在開關試驗分別在進行第20次、第22次時出現活門打不開故障，故障復現。

對活門打不開故障原因進行分析及排查，根據活門的復試情況，活門在正常電壓時可以打開，且活門的調壓性能正常，可以排除套閥卡滯、反饋腔壓力高、控制腔壓力低等因素，故重點對電磁鐵通電無動作底事件和接通活門卡滯進行排查。（見圖2）。

3故障排查

3.1底事件1電磁線圈斷路排查：

用電阻表檢查電磁鐵中電磁線圈電阻，滿足設計要求，線圈外部無燒蝕現象。該底事件可以排除。

3.2底事件2電磁線圈短路排查：

用絕緣電阻表檢查A、B插針與殼體的絕緣電阻，兩套活門的A、B插針與殼體絕緣電阻均為500MΩ。該底事件可以排除。

3.3底事件3電磁鐵內部有異物排查：

分解電磁鐵，檢查電磁鐵內部，無異物。該底事件可以排除。

3.4底事件4動、靜鐵芯銹蝕排查：

分解電磁鐵，檢查電磁鐵中的動鐵芯組件、靜鐵芯，均無銹蝕。該底事件可以排除。

3.5底事件5通電時動鐵芯摩擦力變大排查：

將兩套活門上的電磁鐵重新裝配，室溫下，不通電時，動鐵芯組件存在摩擦力，接通電壓后，檢查動鐵芯的動作，發現動鐵芯組件運動有傾斜，動鐵芯組件中的頂桿與靜鐵芯接觸，摩擦力變大。該底事件不能排除。

3.6底事件6電磁鐵吸力設計裕度不足排查：

將兩套活門上的電磁鐵放在高溫箱中給電磁鐵接通實際工作電壓，連續進行通斷電試驗，第1套電磁鐵在通電第16次時，電磁鐵無法吸合。第2套電磁鐵在通電第19次時，電磁鐵無法吸合。該底事件不能排除。

3.7底事件7接通活門卡滯排查：

將接通活門從活門上分解下來，檢查接通活門的運動情況，接通活門運動靈活，在開關試驗時接通活門均能正常關閉，通過以上驗證可以排除接通活門卡滯底事件。

通過以上分析，兩套活門打不開是由電磁鐵通電無動作造成。電磁鐵通電無動作可由通電時動鐵芯組件摩擦力變大、電磁鐵吸力設計裕度不足造成。

4故障排除及驗證

進一步對造成故障機理進行分析，并制定相應的解決措施。

4.1通電時動鐵芯組件摩擦力變大排除

在電磁鐵設計過程中，由于動鐵芯組件與電磁鐵殼體配合尺寸設計不合理，會導致動鐵芯組件一端與電磁鐵殼體內孔間隙較小，在該間隙范圍內，電磁鐵通電時，電磁鐵殼體會對動鐵芯產生較大的側吸力。

將電磁鐵殼體與動鐵芯組件配合內孔尺寸增大，當動鐵芯組件貼近線圈架時，動鐵芯組件外圓與電磁鐵殼體內孔的一側的間隙相應增大。采用原線圈及改進后的電磁鐵殼體進行試驗，側吸力減小明顯。

4.2電磁鐵吸力設計裕度不足排除

電磁鐵的結構尺寸及電磁線圈確定后，電磁鐵的吸力主要是由電磁鐵內部溫度、工作電壓決定的。隨著電磁鐵內部溫度的升高，電磁線圈的電阻增大，磁性材料內部的磁場強度會降低，電磁鐵的吸力會減小;隨著工作電壓的減小，電磁線圈的電流會減小，電磁鐵的吸力也會減小。經過計算，活門電磁鐵的吸力裕度較小，在飛機上綜合環境下可能導致動鐵芯組件無動作。通過增大電磁鐵漆包線的直徑和增加線圈圈數，將活門的電磁鐵的吸力裕度改大。

對改進后的電磁鐵殼體及改進后的線圈進行試驗，側吸力明顯減小，電磁鐵向下的吸力明顯增大。磁動勢增加對側吸力的增加影響較小，故電磁線圈改進不會影響電磁鐵的吸合。

4.3驗證

改進后的兩套電磁鐵進行了廠內相關摸底試驗及模擬實際環境溫度通/斷電試驗，兩套活門電磁鐵工作均正常。活門裝機后，發動機地面試車檢查，飛機防冰系統工作壓力正常。隨后，飛機飛行驗證，防冰系統正常工作，故障排除。

5結束語

在本故障的排除中，對于故障定位后，對故障機理深入分析，制定相應改進措施，并進行相關試驗驗證，徹底解決了活門打不開偶發故障。本次故障的研究具有一定的通用性，對壓力調節關斷活門偶發打不開類似故障的處理有一定的指導意義。

（作者單位：航空工業西安飛機工業（集團）有限責任公司）