某型直升機飛行過程中發動機轉速異常下降故障研究

摘要：某型直升機飛行過程中出現“左發限溫接通”燈自動燃亮同時左發動機轉速下降約8%左右的故障，通過原理分析及試驗驗證，對故障進行了定位，排除了電子調節器故障、機上相關線路或發動機性能故障的可能，將故障鎖定在溫度調節器上，進一步分析確定了產品故障的原因，并對分析結果進行了試驗驗證。

關鍵詞：直升機；發動機轉速；故障分析

Keywords：helicopter；engine rotational speed；fault analysis

1 故障情況及初步判斷

某型直升機飛行過程中“左發限溫接通”燈自動燃亮，同時左發動機轉速下降約8%左右，隨即返回本場降落、關車。

直升機返場后，對產生此故障的可能原因進行了分析，初步確定可能原因為：左發電子調節器故障、左發溫度調節器故障、機上相關線路故障或左發動機性能故障。隨后對可能的原因開展了相關檢查、驗證工作。

2 故障定位情況

2.1 地面試車檢查情況

1）第一次試車

第一次試車約40min。檢查發動機各狀態工作情況，未見異常，故障未復現。期間，左發限溫檢查8次，左發單發極限檢查5次，限溫檢查地面測試為815℃，低于地面測試標準規定值820℃～850℃，限溫檢查數據偏移。

2）第二次試車

第二次試車約60min，試車過程中關閉左發電調。在起動過程中，“左發限溫接通”燈自動燃亮，持續時間約3s，左發溫度限制非正常接通，左發燃氣溫度指示400℃左右，左發轉速約30%左右。試車至40min時，將燃氣溫度調整至830℃左右，按壓“左發限溫接通”檢查按鈕，檢查正常。松開按鈕后，“左發限溫接通”燈未熄滅，左發轉速急劇下降約8%，約2～3s后轉速恢復。后續試車過程中“左發限溫接通”燈自動燃亮，左發溫度限制非正常接通，左發轉速下降故障現象頻繁出現9次，故障復現。

3）第三次試車

第三次試車時間約30min，試車過程中關閉左發電調。起動過程中“左發限溫接通”燈燃亮持續約20s左右，左發溫度限制非正常接通，左發燃氣溫度指示400℃左右，左發轉速約30%左右。在慢車狀態及后續試車過程中“左發限溫接通”燈自動燃亮，左發溫度限制非正常接通，左發轉速下降故障現象頻繁出現約10余次，故障復現。在試車過程的同時，對發動機熱電偶輸出至溫度調節器接線處進行監控，最高電壓約為35mV（對應燃氣溫度約850℃），未發現突變現象。

4）第四次試車

第四次試車，將左右發動機溫度調節器對調。試車時間約26min。在右發燃氣溫度指示840℃左右時按壓“右發限溫接通”檢查按鈕，“右發限溫接通”燈燃亮，同時右發燃氣溫度下降至820℃左右，右發轉速擺動約2%。正常情況下轉速不會出現擺動，此現象共出現兩次。

由于在第二次和第三次試車時關閉了電調但故障仍然出現，第三次試車時對輸入溫度調節器的熱電偶信號進行了監控，出現故障時熱電偶輸出信號仍然穩定，因此初步排除左發電子調節器和左發動機熱電偶故障的可能。第四次試車時對調了左右發動機的溫度調節器，限溫檢查數據偏移現象轉移到右發，因此判定機上線路無故障。

2.2 飛參判讀檢查情況

為了更準確地判斷故障現象，對飛參進行了判讀。

1）直升機飛行過程中

經判讀飛參，直升機飛行過程中左發轉速下降現象共出現12次，其中，左發轉速與右發轉速相差最大約9.31%，平均相差約4%～5%，與飛行機組人員反映情況一致。

2）地面試車檢查中

經判讀飛參，在直升機地面試車期間，左發轉速下降現象同樣出現，其中左發轉速與右發轉速相差最大約8%，平均相差約3%～4%，與飛行過程中的現象一致。

2.3 故障件檢查情況

1）故障檢查

通過試車檢查情況分析，判斷造成左發轉速下降最大的可能是左發溫度調節器故障，因此，在試驗臺上對該溫度調節器進行通電檢查。基本狀態的調節電壓不穩定且變化較大，指針大幅度擺動，無法正常讀數。冷端溫度補償誤差同樣不穩定，每次試驗數值不同且相差較大。

2）故障定位

經分解檢查，產品內部可視部分無燒焦、斷線等明顯故障。進一步敲擊產品內部各區域，當敲擊內部電路板靠近熱電勢接線柱區域時，故障現象最明顯，試驗器指針左右擺動明顯。仔細檢查發現，該區域基準電壓模塊有焊接痕跡，且焊點不規范，如圖1所示。輕輕觸碰該模塊，試驗器指針擺動較明顯，初步判斷故障是由該模塊虛焊造成的。

為確認故障，借用X射線透視設備對該產品疑似故障部位進行檢查，在基準電壓模塊焊接處發現焊接不良的焊點，具體現象為錫盤分布不均勻、某些角度有透光、原焊點與后續修理中補焊的焊點未完全融合，如圖2所示。

3 總結

對溫度調節器基準電壓模塊重新焊接后，經試驗臺通電檢查，產品性能正常。將該溫度調節器裝機進行地面通電檢查，工作正常。經過4次地面試車，工作約3h，檢查發動機數據正常，故障現象消除。

通過地面故障復現試車檢查及故障件分解試驗檢查，結合飛參判讀情況，分析產生此次故障的原因為左發溫度調節器工作不穩定，工作過程中左發溫度限制非正常接通，使發動機執行機構工作放油，導致左發動機轉速下降。而溫度調節器的故障原因為基準電壓模塊焊接處存在虛焊，導致元器件與電路板連接不穩定。

作者簡介

董寶君，工程師，研究方向：電子信息工程。