某型發(fā)動機(jī)防喘故障分析

張香華 李中生 王立志

摘 要：某型航空發(fā)動機(jī)配裝我國先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)，該型發(fā)動機(jī)獨(dú)有的防喘功能，使戰(zhàn)機(jī)生存能力大大增強(qiáng)。本文以某型發(fā)動機(jī)防喘檢查時出現(xiàn)的故障為出發(fā)點(diǎn)，通過研究防喘系統(tǒng)組成和原理，針對地面試車出現(xiàn)的故障，進(jìn)行理論分析，確立故障發(fā)生的原因是副油燃油壓力變化導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降量發(fā)生變化。本文開展的研究，為航空發(fā)動機(jī)地面防喘檢查，外場使用維護(hù)和故障排除提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；防喘；故障；分析

中圖分類號：V263 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 故障現(xiàn)象

某型號發(fā)動機(jī)進(jìn)行地面首次試車時，防喘功能檢查，N1轉(zhuǎn)速下降至68%，規(guī)定值為68%～74%，符合要求。試車中由于慢車狀態(tài)副油路壓力為1.58 MPa，不符合規(guī)定要求，地面試車操作人員調(diào)整主泵壓力分布器活門調(diào)整螺釘，將慢車狀態(tài)副油路壓力調(diào)整為1.75MPa。

第二次地面試車時，防喘功能檢查，N1轉(zhuǎn)速下降至55%，不符合規(guī)定，將漏油節(jié)流嘴更換為1.8mm（節(jié)流嘴規(guī)格要求為1.8mm～2.5mm）， 防喘檢查N1轉(zhuǎn)速下降至60%，參數(shù)不合格。操作人員將副油壓力由1.75MPa減小為1.68MPa。

第三次地面試車時，防喘功能檢查，地面試車檢查防喘功能，N1轉(zhuǎn)速下降至70%，符合規(guī)定。

發(fā)動機(jī)參數(shù)試車合格后，正常情況下每次開車不會出現(xiàn)大的變化。該發(fā)動機(jī)通過調(diào)整燃油壓力，導(dǎo)致不同次地面試車，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)很大的變化，在以往發(fā)生的試車中沒有出現(xiàn)過，因此無經(jīng)驗(yàn)可尋。

2 某型發(fā)動機(jī)防喘系統(tǒng)組成

某型發(fā)動機(jī)防喘系統(tǒng)組成，如圖1所示。核心部分是數(shù)字式防喘控制器，它和飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)、武器管理系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)電氣系統(tǒng)、主泵調(diào)節(jié)器、放油電磁閥和進(jìn)氣道斜板控制器共同組成防喘系統(tǒng)。

3 防喘系統(tǒng)工作原理

某型發(fā)動機(jī)防喘控制系統(tǒng)用于飛機(jī)武器發(fā)射時，防止發(fā)動機(jī)喘振和停車，在全加力狀態(tài)，通過降低主泵供油量及發(fā)動機(jī)副油路放油，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)低，短時退出加力而提高發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作裕度。防喘控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由主泵調(diào)節(jié)器上的K活門和放油電磁開關(guān)共同組成，如圖2所示。

當(dāng)K活門工作時，將主泵中的供油斜盤角度減小，從而減小供油量。放油電磁開關(guān)的進(jìn)口接發(fā)動機(jī)副油路，出口接發(fā)動機(jī)漏油盒。放油電磁開關(guān)工作時，會將發(fā)動機(jī)副油路中的燃油通過電磁開關(guān)RDK-34放出到漏油盒中，之后，高壓壓氣機(jī)引氣吹除漏油盒中廢棄燃油至大氣。

臺架防喘系統(tǒng)調(diào)整，通過改變放油電磁開關(guān)出口的節(jié)流嘴大小改變放油量，節(jié)流嘴面積越小，副油路在單位時間內(nèi)的漏油量也相應(yīng)減小。

4 防喘系統(tǒng)故障分析

某型發(fā)動機(jī)發(fā)生防喘切油故障，均是N1轉(zhuǎn)速值高于規(guī)定值，其原因是放油電磁開關(guān)工作異常，導(dǎo)致副油路燃油未能完全排出或部分排出，燃油下降量小于規(guī)定值，N1轉(zhuǎn)速下降量亦未達(dá)標(biāo)。

該發(fā)動機(jī)防喘切油故障，表現(xiàn)為N1轉(zhuǎn)速低于規(guī)定值，可以理解為發(fā)動機(jī)防喘系統(tǒng)切油量大于設(shè)計(jì)指標(biāo)，導(dǎo)致N1轉(zhuǎn)速下降量過大。放油電磁開關(guān)是一個開、關(guān)電磁閥，沒有流量調(diào)節(jié)功能，出現(xiàn)卡滯、異常情況等只能降低排油量，不會增加排油量，與故障現(xiàn)象不符，因此可以排除放油電磁開關(guān)對故障的影響。

為進(jìn)一步確定切油量大的原因，將放油電磁開關(guān)短接，即發(fā)動機(jī)副油路不放油，單獨(dú)由主泵切油，驗(yàn)證故障現(xiàn)象。試車進(jìn)行防喘檢查，N1轉(zhuǎn)速下降至70%。由于前期沒有相關(guān)數(shù)據(jù)積累，因此無法判定主泵降油量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，但可以認(rèn)定主泵不是切油量大的原因（如果主泵單獨(dú)切油，N1轉(zhuǎn)速下降至68%以下，則判定主泵是切油量大的原因），因此后續(xù)排故方案集中在如何降低副油路漏油量上。

該型發(fā)動機(jī)上安裝的節(jié)流嘴為1.8mm，已經(jīng)達(dá)到最小限度。考慮降低副油路的燃油壓力來降低排油量，副油路壓力調(diào)整是通過主泵上的壓力分布器活門調(diào)整螺釘實(shí)現(xiàn)的，從調(diào)整前后的試車參數(shù)上看，慢車狀態(tài)副油路壓力由1.75MPa減小為1.68MPa，全加力狀態(tài)副油路壓力由3.84MPa減小為3.81MPa。副油路壓力降低，副油路排油量減少，N1轉(zhuǎn)速下降量相應(yīng)減少。

從壓力分布器的結(jié)構(gòu)及功能上看，壓力分布器是根據(jù)燃油壓力的大小將燃油分配給燃燒室的主、副油路，調(diào)整螺釘在影響慢車狀態(tài)副油路壓力的同時還會影響最大狀態(tài)下的副油路壓力，但影響發(fā)動機(jī)總供油量，亦不會對發(fā)動機(jī)推力等性能指標(biāo)產(chǎn)生影響。

結(jié)語

某型發(fā)動機(jī)臺架試車進(jìn)行防喘功能檢查時，參數(shù)不符合規(guī)定，傳統(tǒng)思維通過調(diào)整放油節(jié)流嘴進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)調(diào)整手段無法解決時，需要根據(jù)發(fā)動機(jī)工作原理，重新制定排故措施，本文通過分析發(fā)動機(jī)副油路在防喘功能檢查時的工作特點(diǎn)，采用調(diào)低慢車狀態(tài)下的副油壓力方式，使全加力工作時的副油壓力降低。當(dāng)防喘放油時，副油路放油量相對減少，N1轉(zhuǎn)速下降量則提高。

參考文獻(xiàn)

[1]向宏輝，葛寧，任銘林.基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的軸流壓氣機(jī)喘振邊界經(jīng)驗(yàn)預(yù)估方法[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2011，24（1）：40-44.

[2]胡江峰，歐陽華，何磊，等.多級軸流壓氣機(jī)喘振特性分析[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2010，52（4）：250-252.

[3]馬超，王任信，尹政，等.離心壓氣機(jī)喘振臨界點(diǎn)工況下非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬與分析[J].內(nèi)燃機(jī)與動力裝置，2010（6）：28-33.

[4]劉世官，張紹基，薛秀生，等.渦扇發(fā)動機(jī)消喘系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].航空發(fā)動機(jī)，2011，37（1）：30-34.