動力裝置對飛行安全的影響

朱麗　羅艷春　陳宇

[摘 要]發(fā)動機作為飛機動力裝置是飛行器的心臟，復雜的工作環(huán)境和幾乎極致的工作條件使其成為飛機系統(tǒng)故障的主要部分。發(fā)動機故障無時不在威脅著飛行安全。如：發(fā)動機空中停車，發(fā)動機空中失火，發(fā)動機結(jié)構故障等都危及飛行安全。本文分析了常見發(fā)動機故障類型及其故障現(xiàn)象，提出了發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷方法，為在現(xiàn)在戰(zhàn)爭條件下保證飛行安全打下基礎。

[關鍵詞]動力裝置 飛行安全 發(fā)動機故障

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0294-01

[Abstract]Aircraft engine as the aircraft is powered vehicles heart， and complicated work environment and almost its working conditions for the main part of the system failure. the engine trouble the ever-present threat to flight safety. such as the engine stops the engine in the air， the fire engine trouble and structure are endangering flight safety. This article analyses the common type of engine trouble and fault diagnosis method，for now conditions ensure flight safety to lay the foundation.

[Key words]powerplant； flight safety； engine trouble

1 引言

據(jù)美國空軍統(tǒng)計，1963至1979年間發(fā)生的3828起飛行事故中，發(fā)動機結(jié)構故障占了近50%。許多故障導致重大飛行事故，以至所有飛機停飛。從我國國情看，幾個主要型號發(fā)動機也連續(xù)發(fā)生多起重大故障，對飛行安全已經(jīng)造成了后果，機群停飛，返回制造廠修理。因此，如何減少或防止發(fā)動機故障，提高發(fā)動機使用的可靠性，確保飛行安全是一個刻不容緩的問題。

航空發(fā)動機（簡稱“航發(fā)” ）作為飛機動力裝置，復雜的工作環(huán)境和幾乎極致的工作條件使其成為飛機系統(tǒng)故障的主要部分?？罩泄收蠠o時不在威脅著飛行安全。如：發(fā)動機空中停車（下稱“空停” ），發(fā)動機空中失火，發(fā)動機結(jié)構故障等都危及飛行安全。

2 發(fā)動機部件故障

2.1 進氣道故障

進氣道故障主要為進氣道喘振。飛行中通過飛機有低頻的或強或弱前后沖動能發(fā)現(xiàn)進氣道喘振，這種現(xiàn)象是發(fā)動機推力對應于空氣流量振蕩的周期性變化的結(jié)果。喘振一般還伴有強烈的連續(xù)的“爆音”（撞擊聲）。

在設計和使用中防止喘振的方法有：在使用中應防止滑流層流入進氣道。限制飛機和發(fā)動機使用條件，并采取有效措施，盡量防止進氣道進入嚴重的亞臨界狀態(tài)。為此多數(shù)殲擊機上采用可調(diào)進氣道，適當調(diào)節(jié)錐體的軸向位置或斜板角度值（錐體伸出或斜板放出），減小供氣量，防止進氣道的深度亞臨界狀態(tài)；設置進氣道防喘放氣門，打開放氣門，放出部分空氣，防止進氣道進入深度亞臨界狀態(tài)；關閉加力，迅速降低飛行速度；有的發(fā)動機還設有油門制動鎖，防止轉(zhuǎn)速減小過多，避免進氣道處于深度亞臨界狀態(tài)。

2.2 壓氣機故障

壓氣機振動和喘振時，發(fā)動機通常會發(fā)出“嘭”的響聲，并有強烈振動，轉(zhuǎn)速急劇下降、排氣溫度升高等現(xiàn)象，有時還會造成喘振停車。還會擊穿壓氣機機匣和壓氣機葉片損壞。包括壓氣機葉片折斷、壓氣機盤破裂、壓氣機喘振等等。

猛拉桿、大迎角飛行、特技飛行或進入螺旋；編隊飛行進入其他飛機的尾流中或發(fā)射武器的高溫廢氣進入發(fā)動機；推油門過猛，因接通加力，噴口面積的收放速度或加力供油量調(diào)整不當，使渦輪前燃氣溫度突然升高過多；超聲速進氣道喘振。軸流式壓氣機在夏季、低空、大速度和低轉(zhuǎn)速等情況下工作時，容易發(fā)生喘振。

目前采用的防喘技術有：放氣機構、調(diào)節(jié)進口導流葉片和靜子葉片角度、雙轉(zhuǎn)子（或三轉(zhuǎn)子）、機匣處理、消喘與防喘系統(tǒng)等。

2.3 渦輪裝置損壞

渦輪轉(zhuǎn)子零件破壞通常會擊穿外環(huán)，損壞后部機身，在航跡上有殘骸散落物。同時會引起發(fā)動機強烈振動，導致軸承、導管等機件損壞。渦輪葉片折斷或脫榫，渦輪轉(zhuǎn)子失去平衡，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強烈振勁，剪斷承力環(huán)銷釘，渦輪盤在巨大的離心力作用下甩出，擊穿發(fā)動機渦輪外環(huán)和飛機后機身，可能導致飛機空中失火或解體。

2.4 燃燒室、加力燃燒室故障

發(fā)動機的燃燒室包括主燃燒室和加力燃燒室，主燃燒室位于壓氣機和渦輪之間，是航空燃氣渦輪發(fā)動機的基本部件。加力燃燒室位于渦輪后和噴管之間。燃燒室、加力燃燒室外套裂紋、爆破，發(fā)動機加力總管三角座漏油等也是危及飛行安全的故障，如某型發(fā)動機燃燒室外套爆破導致一起轟炸機飛行事故。燃燒室、加力燃燒室的這類故障，使燃氣外泄，可燒壞機件，甚至造成失火飛機解體。此外，燃油噴嘴故障也是危及安全的故障之一，并時有發(fā)生。

2.5 燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)與附件傳動機匣故障

發(fā)動機燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)附件發(fā)生故障，可能導致發(fā)動機超溫、超轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速懸掛或自動停車。這類故障主要有分油活門卡滯、分油活門軸承支座脫落、萬向軸折斷、燃油泵傳動軸折折等。燃油泵中用來調(diào)節(jié)供油量的活動件有活門、活塞等。

2.6 軸承故障

發(fā)動機軸承故障是發(fā)動機主要故障之一。許多事故和事故征候的原因或促成因素是軸承失效。但是，由于軸承失效往往伴隨嚴重的二次損傷，要找到軸承失效的原因并不容易。軸承失效有多種原因。從事故調(diào)查的角度看，軸承失效可以分為：完全喪失潤滑、潤滑不足、振動、撞擊、外力以及在正常潤滑和冷卻條件下因軸承質(zhì)量問題導致的失效。

2.7 外來物對飛行安全影響

軟物體有編織物、木塊、鳥、冰和瀝青等。軟物體常常造成一級壓氣機轉(zhuǎn)子葉片端部進氣邊緣彎曲變形，一般不會造成葉片撕裂、掉塊和啃傷。總之，外來物損傷發(fā)動機后可能不被及時發(fā)現(xiàn)，在空中可能導致發(fā)動機停車，其停車形式是壓氣機喘振分離，是低壓轉(zhuǎn)子葉片上產(chǎn)生氣流回轉(zhuǎn)分離并進一步擴展的結(jié)果。

3 發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷

發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷系統(tǒng)通常由機載設備和地面設備包括各自的硬件和軟件系統(tǒng)組成。機載設備一般包括測量壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、振動等各種參數(shù)的傳感器、信號調(diào)節(jié)器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸和記錄裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及告警、簡單打印處理裝置等。常用的系統(tǒng)有如飛機綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)（AIDS）、發(fā)動機指示和機組告警系統(tǒng)（AVMS）等。

4 結(jié)論

航空發(fā)動機故障作為影響飛行安全的重要因素，主要有進氣道故障、壓氣機故障、渦輪裝置故障、燃燒室故障、燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)與附件傳動機匣故障、軸承故障、外來物引發(fā)故障七大類。其中，又以壓氣機喘振、燃燒室熄火、發(fā)動機吸入外來物對飛行安全影響最大。

針對發(fā)動機常見的故障類型，本文提出了發(fā)動機的狀態(tài)監(jiān)視及故障診斷的方法。隨著計算機技術、信號分析與數(shù)據(jù)處理技術、測試技術、控制理論、振動和噪聲理論及其它相關學科的發(fā)展，航空發(fā)動機故障診斷技術必將不斷完善其功能，提高診斷精度和實時性，減少誤診率。

未來的航空發(fā)動機故障診斷技術，必將充分應用現(xiàn)代各學利的研究成果，特別是前沿學科的研究成果，在航空發(fā)動機的設計、生產(chǎn)、使用和維護中發(fā)揮更大的作用。航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷是保證飛行安全，降低直接使用成本的重要技術手段，也是實現(xiàn)視情維修的重要基礎。

參考文獻

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