基于故障樹分析法的R44 Ⅱ型直升機點火系統(tǒng)故障分析

黃軻 譚洋洋

摘要：當前直升機培訓(xùn)的主要機型為R44 Ⅱ型輕型直升機。該型直升機所搭載的發(fā)動機為lycoming-IO540-AE1A5（6缸水平對置氣冷式活塞發(fā)動機），所選用的點火系統(tǒng)產(chǎn)自美國CHAMPION公司。因其發(fā)動機特點以及該機型的高利用率，在平日的維護工作中發(fā)動機的故障以點火系統(tǒng)的故障居多。本文首先簡要介紹了該發(fā)動機點火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作特點，再通過故障樹分析的方式列舉出該型發(fā)動機點火系統(tǒng)的幾條典型的故障分析。這些介紹對我部執(zhí)管的R44n型輕型直升機點火系統(tǒng)的日常維護和故障排除有很大的幫助。

關(guān)鍵詞：點火系統(tǒng)故障；電嘴；磁電機；高壓導(dǎo)線

0 前言

R44 Ⅱ型直升機的動力裝置是一臺Textron-Lycoming航空活塞發(fā)動機。該發(fā)動機為六氣缸、水平對置、頂部氣門、帶有濕的收油池滑油系統(tǒng)、燃油噴射式、空氣冷卻、正常吸氣式四行程航空活塞發(fā)動機，功率為300馬力，起飛時正常額定功率為260馬力，轉(zhuǎn)速為2800RPM；通過限制進氣壓力（參見飛行員操作手冊）和轉(zhuǎn)速，該發(fā)動機可降格至最大連續(xù)功率為205馬力；5分鐘起飛功率為245馬力，轉(zhuǎn)速表指示102%時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2718RPM。

點火系統(tǒng)是動力裝置的重要系統(tǒng)之一，其工作性能直接影響了發(fā)動機的功率、起動性能以及飛機的安全性。在實際的維護工作中，發(fā)動機的故障以點火系統(tǒng)的故障居多，各類數(shù)據(jù)顯示，在航空活塞式發(fā)動機的故障中，與點火系統(tǒng)有關(guān)的故障占了近一半。

1 點火系統(tǒng)的簡介

R44 Ⅱ型直升機的點火系統(tǒng)組成為：磁電機、磁電機/起動點火開關(guān)、高壓導(dǎo)線，電嘴等附件。一臺發(fā)動機有兩套獨立的點火系統(tǒng)，每個氣缸均有兩個火花塞（即電嘴），在每個氣缸的上部和下部各安裝一個，由左右兩個磁電機分別將高壓電送至對應(yīng)的電嘴，從而產(chǎn)生電火花。點火順序為1-4-5-2-3-6缸。

點火系統(tǒng)的原理：安裝在附件機匣左右兩側(cè)的磁電機利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生高壓電，并按照上述的點火順序?qū)⒏邏弘娡ㄟ^高壓導(dǎo)線分配到各個氣缸的點火電嘴上，使電嘴能夠適時地產(chǎn)生電火花，從而點燃氣缸內(nèi)的油氣混合氣。

2 各部件的工作原理

磁電機由磁鐵轉(zhuǎn)子、殼體、線圈、斷電器組件、分電盤組件、電容等部件構(gòu)成。工作原理：利用電磁感應(yīng)原理使線圈產(chǎn)生低壓電，再用斷電器組件斷開低壓電路，讓初級線圈中的低壓電流以及伴隨低壓電流產(chǎn)生的電磁場快速消失，使得次級線圈所帶的磁通在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化，從而產(chǎn)生高的感應(yīng)電動勢。

點火電嘴主要由外殼、鋼心、絕緣體和隔波管組成。鋼心桿的下端焊有中央極，上端則連接高壓導(dǎo)線；兩個旁極焊在外殼的下部，位于兩個旁極和中央極之間的間隙叫做電嘴間隙。當磁電機產(chǎn)生的高壓電送至電嘴時，旁級和中央極之間將會形成很高的電位差并擊穿電嘴間隙之間的氣體使氣體發(fā)生強烈電離，遂而產(chǎn)生電火花。

高壓導(dǎo)線用來連接磁電機和電嘴，作用是將作為點火線圈的磁電機所產(chǎn)生的高壓電傳輸?shù)近c火電嘴。高壓導(dǎo)線分為四層，由里向外分別為：不銹鋼絲芯線、硅樹脂絕緣層、金屬絲編織層以及硅樹脂橡膠層。高壓導(dǎo)線所具有的特性是耐磨性和韌性，其中，金屬絲編織層具有隔波作用，能夠避免點火系統(tǒng)對飛機無線電系統(tǒng)的干擾。

3 常見的故障分析

點火系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象為：發(fā)動機不能正常起動和發(fā)動機不能慢車工作或工作不正常以及發(fā)動機抖動。

點火電嘴故障：點火電嘴間隙不正確，或是被水蒸氣或過多的沉積物污染會直接影響點火電嘴的點火效率，電嘴松動也會導(dǎo)致發(fā)動機工作不正常。特別是當電嘴積碳過多時，會導(dǎo)致電嘴的中央極和旁極相連從而無法點火，由此造成發(fā)動機抖動。

磁電機故障：磁電機“P”極接地和起動斷電器故障會導(dǎo)致發(fā)動機不能起動，起動延時點火故障會導(dǎo)致發(fā)動機不能慢車工作或工作不正常。磁電機電容線連接錯誤導(dǎo)致磁電機單磁不掉轉(zhuǎn)，即單獨測試一個磁電機工作性能時，另一個磁電機不能關(guān)閉?；蛘呤俏挥陔娙菡龢O處的接線樁上的接地線接線片的根部導(dǎo)線斷開，也會造成磁電機無法關(guān)閉，從而直接影響單磁掉轉(zhuǎn)。還有一類只能在單磁試車時才能發(fā)現(xiàn)的故障，當磁電機的開關(guān)為左或右任一單磁位時，一個磁電機單獨工作，發(fā)動機不掉轉(zhuǎn)，當切換至另一個磁電機工作時，發(fā)動機掉轉(zhuǎn)至零，即無論是雙磁位還是單磁位發(fā)動機均只有一個磁電機工作。造成這種故障的原因主要有：斷電器故障、分電器故障、磁電機裝機時未正確連接內(nèi)部電容線、導(dǎo)線不絕緣。一般的解決方案為更換故障磁電機，發(fā)動機的單磁掉轉(zhuǎn)就可以恢復(fù)正常。

高壓導(dǎo)線故障：銹蝕和破損的導(dǎo)線會影響高壓導(dǎo)線的導(dǎo)電性能，致使發(fā)動機不能正常起動或不能正常慢車工作。同時，由于定檢工作中頻繁拆裝電嘴，導(dǎo)致與電嘴壓緊螺帽相連的隔波套管極容易受到損壞，當損壞達到一定程度，會造成電磁干擾。

4 故障樹

X1：電嘴間隙不正確

X2：積碳等沉積物過多

X3：電嘴松動

X4：磁電機“P”極接地

X5：起動延時點火故障

X6：磁電機電容線連接錯誤

X7：高壓導(dǎo)線銹蝕或破損

5 結(jié)束語

R44 Ⅱ型直升機的點火系統(tǒng)故障可能有多種原因。通過建立故障樹，可以將導(dǎo)致故障的原因一一列舉出來，這樣有助于我們熟悉系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)故障發(fā)生的特性和規(guī)律，讓維護人員在工作中能及時地完成排故工作，并為維護人員在預(yù)防事故的發(fā)生采取有效措施時提供了全面可靠的信息。

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