APU引氣活門卡阻引起啟動失效的故障排除

王林林

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙 410124）

1 故障描述

某航空公司做航前工作時，飛機(jī)右發(fā)無法正常啟動，在駕駛艙內(nèi)觀察到APU引氣壓力只有15PsI。機(jī)組嘗試通過啟動左發(fā)交叉帶動右發(fā)，飛機(jī)左發(fā)也無法啟動。在監(jiān)控頁面發(fā)現(xiàn)防喘控制活門sCV角度不到50°。

2 故障處理

APU在正常工作時，防喘控制活門sCV角度應(yīng)為85°～90°，因檢查防喘控制活門sCV只有50°，對防喘控制活門sCV實施更換，更換完成后測試無滲漏，但發(fā)動機(jī)仍然無法啟動。打開APU艙檢查時發(fā)現(xiàn)各部件都正常。

APU正常工作時引氣壓力應(yīng)為40PsI，因APU引氣壓力只有15PsI，檢查APU引氣部分，未發(fā)現(xiàn)管路滲漏。在檢查APU引氣活門時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用空調(diào)時，引氣活門卡阻，其角度位置為正常位置的一半。更換APU引氣活門，更換完成后測試無滲漏，雙發(fā)啟動正常，故障排除。

3 故障分析

發(fā)動機(jī)的啟動是指啟動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)加速到慢車轉(zhuǎn)速，其主要有啟動部分和點火部分組成（見圖1），啟動部分由啟動機(jī)產(chǎn)生高扭矩傳遞到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子組件，從而帶動發(fā)動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)到慢車狀態(tài)，民航客機(jī)的啟動機(jī)是空氣渦輪啟動機(jī)，空氣渦輪啟動機(jī)依靠空氣沖擊啟動機(jī)渦輪葉片帶動啟動機(jī)轉(zhuǎn)動從而帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其中，沖擊的空氣可以來自地面氣源、APU引氣、發(fā)動機(jī)交叉引氣，APU的引氣由引氣活門控制。點火部分的功用是當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到點火轉(zhuǎn)速時，點火激勵器產(chǎn)生電流使點火電嘴產(chǎn)生電火花，使燃燒室產(chǎn)生高溫氣體帶動渦輪轉(zhuǎn)動，從而由渦輪和啟動機(jī)一起帶動發(fā)動機(jī)到慢車轉(zhuǎn)速。

APU主要為飛機(jī)提供電源和氣源,提供氣源的目的是滿足飛機(jī)增壓和空調(diào)的需要，以及用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)啟動[1]。APU的引氣主要通過引氣活門控制。

引氣活門包括電磁活門、活門作動筒和活門位置電門。電磁活門由引氣電門控制，當(dāng)接通引氣電門至ON位時，電磁活門接通，氣體通過電磁活門作動活門作動筒打開引氣活門，輸出一定壓力的空氣到啟動機(jī),活門位置電門將信號傳送到駕駛艙。

經(jīng)過APU引氣活門后的氣體壓力為40PsI,當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，引氣活門提供的氣體流量與啟動機(jī)所需的空氣不匹配，APU會發(fā)生喘振。為防止喘振進(jìn)一步擴(kuò)大，通過喘振防護(hù)系統(tǒng)將管路內(nèi)的氣體放出，防喘防護(hù)系統(tǒng)如圖2所示。防喘防護(hù)系統(tǒng)感受負(fù)載壓氣機(jī)引氣管道中氣流流量的變化，當(dāng)氣流流量降低或停止時，打開位于負(fù)載壓氣機(jī)引氣管道的旁通排氣管道中的喘振控制活門，防止壓氣機(jī)喘振[2]。當(dāng)氣體通過防喘活門放出時，管道內(nèi)的壓力會有所下降，當(dāng)引氣流量與啟動機(jī)所需要的空氣流量匹配時，防喘控制活門sCV關(guān)閉，管道內(nèi)壓力恢復(fù)到正常情況。

圖1 點火系統(tǒng)的組成

圖2 APU喘振防護(hù)系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)不能正常啟動時，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)的故障主要有以下三方面。第一，發(fā)動機(jī)啟動部分出現(xiàn)故障，出現(xiàn)該故障時，發(fā)動機(jī)將不能轉(zhuǎn)動，啟動部分主要有啟動電門、啟動活門、啟動機(jī)及連接管路，其故障源是啟動電門是不能扳倒位、啟動活門卡阻、啟動機(jī)不能正常工作、管路未連接好。第二，點火部分出現(xiàn)故障，出現(xiàn)該故障時，發(fā)動機(jī)將一直維持在點火轉(zhuǎn)速附近即啟動懸掛，點火部分的故障主要集中在點火激勵器不能產(chǎn)生足夠的電壓及點火電嘴出現(xiàn)老化。第三，當(dāng)啟動部分和點火部分都沒有故障時，發(fā)動機(jī)不能正常啟動的主要原因集中在氣路方面，當(dāng)發(fā)動機(jī)采用APU引氣時，根據(jù)APU的引氣結(jié)構(gòu)圖，APU引氣故障主要表現(xiàn)在引氣活門和防喘控制活門這兩個部件，根據(jù)該故障現(xiàn)象，因防喘控制活門的角度只有50°，結(jié)合防喘控制系統(tǒng)的工作原理，當(dāng)防喘控制活門出現(xiàn)故障時會引起APU引氣壓力降低，所以，認(rèn)定是防喘控制活門出現(xiàn)故障，但防喘控制活門并不是引起APU引氣壓力低的根本原因，當(dāng)引氣活門出現(xiàn)故障時同樣也會引起防喘控制活門打開，導(dǎo)致引氣壓力低，所以，對該種類型的故障要逐步排查，而且要先排除引氣活門的故障。

4 故障總結(jié)

該發(fā)動機(jī)不能正常啟動的主要原因是引氣活門故障導(dǎo)致引氣量不足，為防止APU發(fā)生喘振，APU防喘控制活門sCV打開到角度為50°，從而引發(fā)該故障。

在遇到相似故障時，首先應(yīng)檢查發(fā)動機(jī)是否能夠冷轉(zhuǎn)，如果不能冷轉(zhuǎn)，說明啟動部分出現(xiàn)了故障，根據(jù)啟動部分的故障源進(jìn)行排查。其次，檢查發(fā)動機(jī)是否能夠點火，如果不能點火，對點火系統(tǒng)所涉及的部件進(jìn)行排查，當(dāng)啟動和點火系統(tǒng)都沒有問題時，發(fā)動機(jī)不能正常啟動的故障就是在氣路方面存在問題，根據(jù)氣體的走向及駕駛艙顯示的參數(shù)，對發(fā)動機(jī)引氣各個涉及的部件進(jìn)行檢查，重點注意APU的引氣電門位置是否和活門位置相同、APU的引氣活門是否卡阻、APU防喘控制活門sCV是否處于正常位置?；谏鲜霾襟E，設(shè)計了發(fā)動機(jī)不能正常啟動的排故流程，基于這一流程，當(dāng)發(fā)動機(jī)不能正常啟動時，可以實現(xiàn)快速排查，避免多走彎路，保障航班安全運營。