基于FMEA分析法的IO-360-L2A發動機燃油系統典型故障分析

張寧樂

摘 要：文章以IO-360-L2A發動機燃油系統為研究對象，對燃油系統的各個子系統和組成部件約定層次。應用FMEA方法，對故障模式做原因分析及影響分析。通過補償措施分析可以對維修方式進一步總結優化，為科學維護提供經驗。

關鍵詞：IO-360-L2A發動機;燃油系統;FMEA;典型故障

中圖分類號：V234;V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）05-105-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.050

IO-360-L2A發動機是一款水平對置型四缸航空活塞發動機，裝配在某通航單位初級訓練機CESSNA172飛機上。在飛行訓練中，會經常遇到發動機故障而造成飛行訓練任務延遲，同時造成航空安全隱患。在這些故障中，燃油系統故障發生頻率較高，因此對發動機燃油系統的故障研究分析，可以總結優化故障發生方式，提出切實解決方法，有效提高飛機的可靠性和經濟性。

1 發動機燃油系統

直接噴射式燃油系統：其是一種低壓、多噴嘴系統。該燃油系統采用燃油泵對燃油加壓噴射的方法供油，噴射系統是基于發動機控制燃油流量與計量空氣量成正比的工作原理，燃油混合物通過燃油調節器調節油門和配制油氣比。燃油分配器將燃油平均分配到各個與燃油管路相連的燃油噴嘴，由燃油噴嘴向發動機氣缸進氣管道中的空氣噴油。流過文氏管的空氣流量越大，噴入發動機的燃油量也越多;相反，流過文氏管的空氣流量越小，噴入發動機的燃油流量也越少[1]。

直接噴射式燃油系統的作用是為發動機提供適量的航空汽油，并促使汽油霧化與空氣均勻混合，組成混合比適當的混合氣，滿足發動機在各種工作狀況下的要求[2]。

2 故障模式影響（FMEA）分析

FMEA分析法是研究產品故障對系統或整機所產生后果影響的分析，并分析每一個可能出現的故障模式，以便揭示或采取必要的糾正措施。

故障模式及影響分析過程如圖1所示。

2.1 系統定義

為了更清晰地了解IO-360-L2A發動機燃油系統工作時的故障情況，需要對燃油系統做約定層次，包括四個子系統膜盒式機械燃油泵系統、燃油調節器系統、燃油流量分配器系統、燃油噴嘴與燃油導管系統的約定層次，使燃油系統下四個子系統的各個部件更加醒目地展現出來。初始約定層次如圖2所示。

2.2 故障嚴酷度類別

依據航空發動機特點規定了故障嚴酷度等級，即造成發動機部件最壞的潛在后果所規定的一個度量，嚴酷度分為四等級。Ⅰ類表征嚴重危及人員安全或航空安全（引起發動機空中停車且不易空中起動的故障或導致機毀人亡），嚴酷度最高;Ⅱ類表征損傷人員或損傷飛機（引起發動機性能嚴重下降的故障）;Ⅲ類及Ⅳ類嚴酷度較低。

3 FMEA報告

3.1 制定FMEA表

IO-360-L2A發動機燃油系統故障FMEA表如表1所示。

3.2 關鍵件和重點故障模式

結合發動機運行時的故障情況和FMEA方法分析，總結出重點故障件為慢車活門互連桿;燃油調節器球形活門;進口燃油濾;混合比操縱桿及燃油分配器分油閥門。慢車活門互連桿常出現互連桿間隙過大或互連桿螺紋損傷;燃油調節器球形活門卡阻或活門滲油故障率較高;油濾在定檢中出現的較高故障為堵塞;由于混合比操縱桿的調節不當，經常會發生貧富油故障等[3]。

3.3 燃油系統維修補償措施

針對慢車活門互連桿間隙過大或互連桿螺紋損傷的故障，機務人員在維修過程中可以采用對孔徑失圓的風門止動孔采取加襯套修復的方式解決。燃油調節器球形活門卡阻或滲油需要視情更換活門座。發動機停車困難一般是因為混合比桿連接機構調節不當，需要重新調節混合比桿并做地面試車工作。分配器分油閥門卡阻需要進行毛刺處理或更換部件，并做好清潔工作。在平時維護中還應加強對通氣孔的檢查[4]。

4 結語

通過對發動機燃油系統FMEA分析，結合日常運行中燃油系統出現的故障模式及頻率，確定燃油調節器為燃油系統故障高發的源頭，在定檢維修中需要加強對燃油調節器的檢查測試。面對燃油系統故障，應積極采取維修補償措施，盡可能預防并減少故障發生，確保運行安全。

參考文獻

[1] 閻成鴻.CESSNA172R機型培訓教程[M].北京：航空工業出版社，2008.

[2] 付堯明.活塞發動機[M].北京：清華大學出版社，2007.

[3] Cessna Aircraft Company.Model 172R/172S Maintenance Manual[Z].Rev22.

[4] 王凱.航空活塞發動機燃油系統常見故障及診斷技術研究[J].電子測試，2016（15）：113-114.