進氣導向葉片作動筒原理及常見故障

黃華　朱明　密世乾

摘要：進氣導向葉片（IGV）作動筒是APU系統的關鍵組件，本文分析了進氣導向葉片作動筒的原理及常見故障，并詳細剖析了兩種常見故障代碼，為進氣導向葉片作動筒的部件維修和航線排故提供技術指引。

關鍵詞：進氣導向葉片;進氣導向葉片作動筒;APU;APS3200，故障代碼;部件維修

0 引言

進氣導向葉片作動筒簡稱IGVA，其作用是在APU低功率運轉時，機械傳輸控制進氣導向葉片的角度，降低進氣攻角，減少APU引氣流量，達到防止喘振的目的。APU電子控制盒（ECB）根據APU轉速，發送電流指令控制IGVA內部的伺服閥，通過燃油液壓力控制IGVA作動桿的行程，并機械傳輸控制進氣導向葉片的角度;同時IGVA內部線性可變差動傳感器，反饋IGVA作動桿的實際位置給ECB，形成閉環控制。鑒于IGVA是APU系統的關鍵部件，且APS3200型APU的IGVA故障率較高，本文對該型IGVA原理和常見故障進行剖析，為航線維護和附件維修工作提供技術支持，以減少排故時間，提高部件的可靠性。

1 進氣導向葉片作動筒工作原理

該型IGVA為燃油系統液壓力作動筒，由殼體、伺服閥、線性可變差動傳感器（LVDT）、活塞、作動桿組成，油路接口包括回油口、供壓口和干排口。回油口和供壓口連接APU燃油系統，形成流量回路;活塞桿上采用雙密封，當密封件磨損或失效時，燃油將通過干排口流至回油總管，航線排故時可通過檢查干排口，來判斷IGVA是否漏油。IGVA導線和原理如圖1、圖2所示。

伺服閥的電流由ECB控制，電流參數為0mA或100mA，伺服閥的零位電流為42～62mA。當電流為0mA時（小于零位電流），伺服閥的控制壓力和供油壓力一致，即圖2活塞左右側燃油壓力一樣，而活塞左側液壓力橫截面積比右側略大，根據流體力學公式：F（力）=P（壓力）S（橫截面積），故活塞左側液壓力大于右側，活塞在液壓力的作用下保持在伸出位置;當電流為100mA時（大于零位電流），伺服閥的控制壓力等于回油壓力，遠小于供油壓力，故活塞左側液壓力小于右側，活塞在液壓力的作用下保持在收回位置。LVDT初級線圈為供電線圈，由ECB提供3.5Vrms、3000Hz的正弦波電信號;LVDT和活塞一起隨動，并反饋次級線圈的感應電壓給ECB，用于計算IGVA位置是否一致，形成閉環控制。

2 進氣導向葉片作動筒常見故障剖析

IGVA與其他燃油系統部件相比，結構簡單，故障也相對單一，常見故障為伺服閥故障、LDVT失效、漏油等。

2.1 伺服閥故障

伺服閥是IGVA的執行控制元件，多由于零位電流超標或線圈斷路導致失效。對于電阻線圈斷路，可以通過檢查電氣插頭1和2釘（見圖1）的電阻來判斷故障，CMM手冊要求的電阻范圍為75± 15Ω。零位電流超標在飛機上的故障表現為：進氣導向葉片動作遲滯或完全不作動（上述故障也會由APU系統其他關聯部件導致，這里主要針對IGVA故障源）;如果進氣導向葉片動作遲滯，伺服閥的零位電流超差一般超過上限62mA，但仍小于100mA，所以功能正常，性能下降;如果進氣導向葉片IGV完全不作動，則是由于伺服閥的零位電流已經超出100mA，導致其功能失效。具體的伺服閥零位電流數值可以在部件測試中檢測。由于伺服閥故障導致IGVA故障拆換的比例高達70%，廠家也意識到該伺服閥故障率較高，已于2017年12月發布了專門針對該伺服閥的改裝APS-49-320152，更換現有伺服閥，提高IGVA的可靠性。

2.2 LVDT失效

LVDT是IGVA的反饋元件，大多是由于線圈電阻超標或斷路導致其故障。CMM手冊要求的初級線圈電阻（3和4釘）范圍為23±5Ω，次級線圈電阻（5和6釘）范圍為47±10Ω。航線排故可以結合電阻要求，測量IGVA對應插釘，準確判斷故障源。

2.3 漏油

IGVA漏油故障大多是由于動態密封件失效。伺服閥內部及作動桿處的密封都是動態密封，隨著使用時間的增加或油液污染，導致動態密封件磨損失效，表現為伺服閥外漏或干排口漏油。由于該IGVA的伺服閥缺陷，裝機使用時間偏低，動態密封件還沒有到達使用壽命，所以漏油的故障明顯低于同類燃油系統作動筒，漏油故障導致IGVA故障拆換的比例僅10%。如圖3所示，常見漏油位置為伺服閥的結合面處和干排口。

2.4 常見故障代碼

代碼053，IGV ACTUATOR （8014KM）：意思是：加速率過低，同時IGV角度過小（或未打開），這種情況容易引起APU自動關車。當出現053故障代碼時，TSM手冊排故順序如下：檢查IGV在關閉位置;如通過，則脫開IGVA作動筒，檢查進氣導向葉片是否活動順暢，若不順暢則更換APU，若順暢則直接更換IGVA作動筒;如果故障依舊，檢查ECB至IGVA作動筒的導線。結合IGVA維修經驗及上述分析，該故障代碼更換的IGVA多由伺服閥故障引起。

代碼118，IGV ACTUATOR （8014KM）意思是：IGV未在指令位，動作遲滯，這種情況容易引起負載壓氣機喘振或APU超溫。當出現118故障代碼時，TSM手冊排故順序如下：推拉檢測進氣導向葉片機械結構，若通過則檢查ECB至IGVA作動筒（插釘3、4、5、6）之間的導線。該故障根源為LVDT反饋位置和ECB指令位置不一致，故障源包括ECB、IGVA作動筒和連接導線。結合CMM要求，航線排故時可以加入IGVA作動筒的LVDT電阻檢測，以便準確判斷和隔離故障件。

3 總結

本文介紹了進氣導向葉片作動筒的原理及常見故障，同時針對性介紹了兩個高發性故障代碼，通過維修資料的結合使用，可以更加快速準確地判斷故障源。航線排故依據文件是AMM和TSM等，需在不同的組件之間尋找故障源，即橫向排故;附件維修排故的依據是CMM手冊，需對單個組件進行深入排查，找到具體引發故障的源頭，即縱向排故。通過橫向排故和縱向排故的相互結合，分析總結故障的成因，即可以增加航線排故的深度，提高排故效率，也可指引車間的維修工作，提高部件維修質量。有助于提高部件的可靠性，并降低航空公司維護成本。

參考文獻（略）

作者簡介

黃華，工程師，主要從事氣動燃油系統部件的維修及技術工作。

朱明，工程師，主要從事氣動燃油系統部件的維修及管理工作。

密世乾，工程師，主要從事燃油系統部件的維修及管理工作。