一起推收油門發動機N2轉速不跟隨故障研究

■ 涂洪忠 李鵬輝 胡平/成都航利（集團）實業有限公司

1 故障描述

某飛機執行任務，當日飛行第2架次，飛行員反映發動機空中慢車推油門轉速不上升（N2轉速76%左右），飛機提前返航。地面檢查飛機油門操縱系統固定可靠、操作靈活，通電檢查座艙油門桿位置與主泵調節器油門刻度盤對應關系正常，電動油門控制器、電動油門機構工作正常。查看飛參，氣壓高度2940m，油門角度16°，N2轉速76.82%，推油門轉速不上升（反復推收6次均無變化）。地面開車起動成功（起動時間53s），慢車推油門轉速不上升，故障復現。該發動機為引進型新發，更換主泵調節器后故障排除，發動機繼續使用。

2 建立故障樹

基于故障現象，根據燃油系統控制原理（見圖1），初步分析認為故障可能原因為加速供油量不足。引起加速供油量不足的原因有：主泵調節器P2氣路漏氣、P2開口膜盒性能異常、擋板活門卡滯在打開位置、加速節流活門卡滯在打開位置、單擺活門無法正常關閉、加速控制器相關零組件裝配關系異常等。

圖1 燃油控制系統原理圖（局部）

1）主泵調節器P2氣路漏氣、P2開口膜盒性能異常、擋板活門卡滯在打開位置，均可導致主泵調節器P2活塞桿左腔放油，P2活塞左移，P2凸輪逆時針轉動與綜合桿接觸半徑減小，比較杠桿順時針轉動，加速節流活門打開，隨動活塞上腔油壓減小，直至發動機處于最小供油量控制器控制工作狀態，發動機推油門轉速不上升。

2）加速控制器相關零組件裝配關系異常，可導致擋板活門組件無法正常調節加速供油量，發動機推油門供油量無法達到發動機需油量，發動機只能維持在最小供油量控制的慢車狀態。

3）快推油門時，隨動活塞上腔油壓增加，隨動活塞下移，計量開關反饋凸輪半徑減小，加速節流活門向打開放油方向移動，隨著N2轉速和P2壓力上升，加速節流活門在綜合杠桿的作用下向關油方向移動直至完全關閉。若加速節流活門卡滯在打開放油位置，隨動活塞上腔油壓無法維持對應油門給定轉速狀態，直至發動機處于最小供油量控制器控制工作狀態，發動機推油門轉速不上升。

4）收油門時，轉速控制器單擺活門放油，隨動活塞上腔泄壓，計量開關開度減小，供油量減小，發動機轉速減小，直至處于油門給定位置狀態。若收油門過程中單擺活門卡死在放油過多位置，隨動活塞上腔油壓無法維持對應油門給定轉速狀態，直至發動機處于最小供油量控制器控制工作狀態，發動機推油門轉速不上升。

基于上述分析，建立如圖2所示的故障樹。

圖2 加速供油量不足故障樹

3 故障定位

保持主泵調節器返廠狀態錄取性能，重點對P2氣路、最小供油量、加速供油量、油門角度特性、加減速時間等參數進行檢查。按給定轉速與P2變化關系檢查加速供油量，在N2=3765r/min時各P2壓力下的燃油消耗量基本保持在最小供油量控制器控制的供油量（見表1），故障復現；其他性能參數未見異常。

表1 加速供油量錄取情況

將該臺主泵調節器進行大分解，重點檢查故障樹底事件涉及的零組件，除發現擋板活門工作面上有一長1.402mm×寬0.261mm×厚0.05mm的條狀多余物外（見圖3、圖4、圖5），其余未見異常。

圖3 擋板活門工作面上多余物

圖4 電鏡下多余物全貌

圖5 電鏡下多余物最大厚度

對發現的多余物進行理化分析，成分占比為Al含量92.87%、Si含量6.95%、Mn含量0.17%（見圖6）。材料與主泵調節器殼體材料ZL104類似，從形貌上判斷應為加工殘留物。

圖6 多余物能譜分析

4 故障原因分析

根據發動機工作原理，加速時推油門桿，轉速調節器單擺活門的開度向關閉方向快速移動，計量開關隨動活塞上腔壓力增大，隨動活塞下移，帶動計量開關開度增大，供油量增加，發動機轉速上升。此時，通過反饋凸輪帶動加速節流活門打開，使隨動活塞上腔壓力增大速度變緩，供油量緩慢增加。隨著轉速增大，P2壓力相應增加，擋板活門開度減小，P2活塞右移使加速節流活門右移開度關小，供油量增加。若擋板活門工作面上存在多余物，將導致擋板活門開度不能關小，P2活塞左腔壓力始終小于右腔壓力，P2活塞移至左極限位置，P2凸輪半徑變小，使得加速節流活門處于打開位置，隨動活塞上移，與之相連的計量活門關小至最小供油量位置，被限制在最小供油量狀態，最終導致推收油門轉速不跟隨。

擋板活門安裝在主泵調節器的調節器殼體上，擋板活門前來油壓力與活門開度關系如圖7所示，在間隙大于0.05mm時擋板活門調節特性基本消失（活門最大開度0.1mm，穩態工作開度約0.034mm），即擋板活門前來油從活門端面泄壓，P2活塞左腔壓力始終小于右腔壓力，P2活塞右移失去動力源，導致加速控制器調節失效。此次發現的多余物最大厚度為0.05mm，足以使擋板活門調節失效。

圖7 擋板活門特性曲線

基于以上分析，造成本次故障的原因是主泵調節器擋板活門被多余物卡在打開位置，導致最小供油量控制器投入工作，發動機轉速處于最小轉速穩定工作，推收油門轉速不跟隨。該主泵調節器為引進型號新品，未經過修理，多余物為原始加工殘留物。

5 預防措施

在主泵調節器修理時，無論大修和檢修，對擋板活門組件（包括新品）執行以下操作：

1）分解擋板活門組件，進行內腔沖洗，借助手電筒目視檢查擋板活門座端面和油槽，應無金屬屑等異常雜質，如有金屬屑等雜質則重復沖洗，直至合格。

2）利用光學非接觸式測量儀，從進油口和出油口兩個方向分解放大（放大倍數不低于40倍）檢查油槽、內腔及端面應無金屬屑等雜質。

3）修理過程中加強燃油清潔度及多余物控制，避免帶入物；加強油封工作控制，避免內部機件銹蝕。