基于FMEA分析法的IO-360-L2A發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)典型故障分析

張寧樂

摘 要：文章以IO-360-L2A發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)為研究對象，對燃油系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)和組成部件約定層次。應(yīng)用FMEA方法，對故障模式做原因分析及影響分析。通過補(bǔ)償措施分析可以對維修方式進(jìn)一步總結(jié)優(yōu)化，為科學(xué)維護(hù)提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：IO-360-L2A發(fā)動機(jī);燃油系統(tǒng);FMEA;典型故障

中圖分類號：V234;V263.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）05-105-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.050

IO-360-L2A發(fā)動機(jī)是一款水平對置型四缸航空活塞發(fā)動機(jī)，裝配在某通航單位初級訓(xùn)練機(jī)CESSNA172飛機(jī)上。在飛行訓(xùn)練中，會經(jīng)常遇到發(fā)動機(jī)故障而造成飛行訓(xùn)練任務(wù)延遲，同時造成航空安全隱患。在這些故障中，燃油系統(tǒng)故障發(fā)生頻率較高，因此對發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)的故障研究分析，可以總結(jié)優(yōu)化故障發(fā)生方式，提出切實解決方法，有效提高飛機(jī)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

1 發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)

直接噴射式燃油系統(tǒng)：其是一種低壓、多噴嘴系統(tǒng)。該燃油系統(tǒng)采用燃油泵對燃油加壓噴射的方法供油，噴射系統(tǒng)是基于發(fā)動機(jī)控制燃油流量與計量空氣量成正比的工作原理，燃油混合物通過燃油調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)油門和配制油氣比。燃油分配器將燃油平均分配到各個與燃油管路相連的燃油噴嘴，由燃油噴嘴向發(fā)動機(jī)氣缸進(jìn)氣管道中的空氣噴油。流過文氏管的空氣流量越大，噴入發(fā)動機(jī)的燃油量也越多;相反，流過文氏管的空氣流量越小，噴入發(fā)動機(jī)的燃油流量也越少[1]。

直接噴射式燃油系統(tǒng)的作用是為發(fā)動機(jī)提供適量的航空汽油，并促使汽油霧化與空氣均勻混合，組成混合比適當(dāng)?shù)幕旌蠚猓瑵M足發(fā)動機(jī)在各種工作狀況下的要求[2]。

2 故障模式影響（FMEA）分析

FMEA分析法是研究產(chǎn)品故障對系統(tǒng)或整機(jī)所產(chǎn)生后果影響的分析，并分析每一個可能出現(xiàn)的故障模式，以便揭示或采取必要的糾正措施。

故障模式及影響分析過程如圖1所示。

2.1 系統(tǒng)定義

為了更清晰地了解IO-360-L2A發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)工作時的故障情況，需要對燃油系統(tǒng)做約定層次，包括四個子系統(tǒng)膜盒式機(jī)械燃油泵系統(tǒng)、燃油調(diào)節(jié)器系統(tǒng)、燃油流量分配器系統(tǒng)、燃油噴嘴與燃油導(dǎo)管系統(tǒng)的約定層次，使燃油系統(tǒng)下四個子系統(tǒng)的各個部件更加醒目地展現(xiàn)出來。初始約定層次如圖2所示。

2.2 故障嚴(yán)酷度類別

依據(jù)航空發(fā)動機(jī)特點(diǎn)規(guī)定了故障嚴(yán)酷度等級，即造成發(fā)動機(jī)部件最壞的潛在后果所規(guī)定的一個度量，嚴(yán)酷度分為四等級。Ⅰ類表征嚴(yán)重危及人員安全或航空安全（引起發(fā)動機(jī)空中停車且不易空中起動的故障或?qū)е聶C(jī)毀人亡），嚴(yán)酷度最高;Ⅱ類表征損傷人員或損傷飛機(jī)（引起發(fā)動機(jī)性能嚴(yán)重下降的故障）;Ⅲ類及Ⅳ類嚴(yán)酷度較低。

3 FMEA報告

3.1 制定FMEA表

IO-360-L2A發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)故障FMEA表如表1所示。

3.2 關(guān)鍵件和重點(diǎn)故障模式

結(jié)合發(fā)動機(jī)運(yùn)行時的故障情況和FMEA方法分析，總結(jié)出重點(diǎn)故障件為慢車活門互連桿;燃油調(diào)節(jié)器球形活門;進(jìn)口燃油濾;混合比操縱桿及燃油分配器分油閥門。慢車活門互連桿常出現(xiàn)互連桿間隙過大或互連桿螺紋損傷;燃油調(diào)節(jié)器球形活門卡阻或活門滲油故障率較高;油濾在定檢中出現(xiàn)的較高故障為堵塞;由于混合比操縱桿的調(diào)節(jié)不當(dāng)，經(jīng)常會發(fā)生貧富油故障等[3]。

3.3 燃油系統(tǒng)維修補(bǔ)償措施

針對慢車活門互連桿間隙過大或互連桿螺紋損傷的故障，機(jī)務(wù)人員在維修過程中可以采用對孔徑失圓的風(fēng)門止動孔采取加襯套修復(fù)的方式解決。燃油調(diào)節(jié)器球形活門卡阻或滲油需要視情更換活門座。發(fā)動機(jī)停車?yán)щy一般是因為混合比桿連接機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)不當(dāng)，需要重新調(diào)節(jié)混合比桿并做地面試車工作。分配器分油閥門卡阻需要進(jìn)行毛刺處理或更換部件，并做好清潔工作。在平時維護(hù)中還應(yīng)加強(qiáng)對通氣孔的檢查[4]。

4 結(jié)語

通過對發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)FMEA分析，結(jié)合日常運(yùn)行中燃油系統(tǒng)出現(xiàn)的故障模式及頻率，確定燃油調(diào)節(jié)器為燃油系統(tǒng)故障高發(fā)的源頭，在定檢維修中需要加強(qiáng)對燃油調(diào)節(jié)器的檢查測試。面對燃油系統(tǒng)故障，應(yīng)積極采取維修補(bǔ)償措施，盡可能預(yù)防并減少故障發(fā)生，確保運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 閻成鴻.CESSNA172R機(jī)型培訓(xùn)教程[M].北京：航空工業(yè)出版社，2008.

[2] 付堯明.活塞發(fā)動機(jī)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[3] Cessna Aircraft Company.Model 172R/172S Maintenance Manual[Z].Rev22.

[4] 王凱.航空活塞發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)常見故障及診斷技術(shù)研究[J].電子測試，2016（15）：113-114.