一起發(fā)動(dòng)機(jī)推油門轉(zhuǎn)速不跟隨故障分析

■ 孫凱革 喬偉 申清華/國營蕪湖機(jī)械廠

1 故障現(xiàn)象

某架飛機(jī)飛行前試車，左發(fā)推油門至N2 轉(zhuǎn)速90%（油門刻度46.4）暖機(jī)3min 后，轉(zhuǎn)速自動(dòng)從90.6%掉至81.9%，3s 后轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升至83.8%，4s后收油門到慢車（油門刻度13.6）。收油門過程中，轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升至85.8%，后下掉至慢車轉(zhuǎn)速70.8%。

為驗(yàn)證故障真實(shí)存在，將油門推至中間狀態(tài)（油門刻度67），轉(zhuǎn)速先升高至96.3%后無法保持，下掉至87.3%，持續(xù)1s 后下掉至81.5。再次收油門，轉(zhuǎn)速上升至82.5%后下掉至慢車轉(zhuǎn)速70.8%。后反復(fù)推拉油門兩次，故障現(xiàn)象與前次相同，發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)后停車，發(fā)生一起地面試車發(fā)動(dòng)機(jī)推油門轉(zhuǎn)速不跟隨故障。飛參如圖1 所示。

圖1 推油門至中間狀態(tài)轉(zhuǎn)速不跟隨

再次試車驗(yàn)證，故障現(xiàn)象仍然存在。推油門至中間狀態(tài)，轉(zhuǎn)速上升至82.9%后不再上升，收油門至慢車，斷開綜合電子調(diào)節(jié)器，推油門至中間狀態(tài)，轉(zhuǎn)速上升至82.1%不再上升。

2 故障分析

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作原理，綜合電子調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)N1、N2、T6當(dāng)前測量值與程序值的差值，輸出相應(yīng)失調(diào)電壓并生成對應(yīng)S1 占空比，差值越小占空比越大，差值為0 時(shí)達(dá)到平衡占空比（理論上為50%）。占空比越大，S1 電磁活門出口流量越大，通往執(zhí)行活門上腔的油壓力越大。

N2 轉(zhuǎn)速＜（83%±2%）時(shí)，主燃油泵調(diào)節(jié)器聯(lián)鎖活門處于關(guān)閉放油狀態(tài)，執(zhí)行活門處于上端位置，切斷了S1電磁活門對隨動(dòng)活塞上腔油壓的控制，S1 無法參與控制主燃燒室供油量；N2轉(zhuǎn)速≥（83%±2%）時(shí)，聯(lián)鎖活門打開，S1 具備控制供油量的條件，由于S1 小于平衡占空比，不參與控制供油量；在中間狀態(tài)時(shí)，S1 達(dá)到平衡占空比，此時(shí)S1 增大，供油量減小，轉(zhuǎn)速下降，反之轉(zhuǎn)速上升。

圖2 所示為聯(lián)鎖活門工作原理。由于綜合聯(lián)鎖活門的閉鎖作用，在N2 轉(zhuǎn)速≥（83%±2%）時(shí)，若執(zhí)行活門持續(xù)處于S1 大于平衡占空比所對應(yīng)位置，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將持續(xù)下降，直至保持在83%±2%。

圖2 聯(lián)鎖活門工作原理圖

從故障現(xiàn)象分析，在中間狀態(tài)時(shí)，N2 轉(zhuǎn)速無法穩(wěn)定，會(huì)自動(dòng)下掉至82%左右。在82%以下推收油門，轉(zhuǎn)速可以隨油門而變化。發(fā)動(dòng)機(jī)綜合電子調(diào)節(jié)器閉鎖轉(zhuǎn)速≤83%，與發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)下掉停留轉(zhuǎn)速十分接近。閉鎖前，綜合電子調(diào)節(jié)器不參與調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)正常；閉鎖后，綜合電子調(diào)節(jié)器參與工作，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)自動(dòng)下掉故障。若綜調(diào)故障，給出錯(cuò)誤指令，使電磁活門持續(xù)在打開位置，當(dāng)選擇活門下移后，隨著執(zhí)行活門上腔油壓持續(xù)升高，隨動(dòng)活塞上腔壓力會(huì)通過執(zhí)行活門泄壓孔通低壓，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。驗(yàn)證故障時(shí)，手動(dòng)斷開綜調(diào)控制，推油門到中間狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至82.1%不再上升，說明故障與綜合電子調(diào)節(jié)器給出的指令無關(guān)，排除綜合電子調(diào)節(jié)器故障可能。主燃油泵調(diào)節(jié)器加速供油量小會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)從慢車到中間狀態(tài)的加速時(shí)間變長，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無法實(shí)現(xiàn)加速，該發(fā)能夠推油門轉(zhuǎn)速上升至90%以上，且穩(wěn)定轉(zhuǎn)速未下降至慢車以下，排除主燃油泵調(diào)節(jié)器加速供油量小的原因；發(fā)動(dòng)機(jī)N2轉(zhuǎn)速上升至90%以上后，轉(zhuǎn)速下降至82%左右，該轉(zhuǎn)速接近綜合聯(lián)鎖活門接通轉(zhuǎn)速83%±2%，無法排除S1 執(zhí)行單元工作異常的原因。

發(fā)動(dòng)機(jī)在推油門過程中，執(zhí)行活門隨S1 的增加克服彈簧力逐漸下移，油門穩(wěn)定時(shí)轉(zhuǎn)速、溫度保持穩(wěn)定的情況下執(zhí)行活門下移位置一定，執(zhí)行活門在沒有外力的作用下無法打破平衡下移并減小發(fā)動(dòng)機(jī)供油，只有在S1 電磁活門輸出的流量異常增大或執(zhí)行活門下端受力異常減小的外力因素下，才能使執(zhí)行活門打破原平衡狀態(tài)突然下移并減少發(fā)動(dòng)機(jī)供油。分析認(rèn)為，導(dǎo)致S1 電磁活門輸出流量異常增大的原因是S1 電磁活門自身故障。

燃油電磁閥由螺套、油濾、活門座、活門、彈簧、頂桿、銜鐵、殼體組件和調(diào)節(jié)螺釘?shù)攘憬M件組成。S1 電磁活門結(jié)構(gòu)如圖3 所示?；铋T與活門座采用金屬平面接觸密封，密封性能取決于活門與活門座工作表面的粗糙度和平面度。電磁鐵線圈架中的隔磁環(huán)采用真空電子束焊接。產(chǎn)品入口裝有濾網(wǎng)以防止異物進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)腔。

圖3 S1電磁活門結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)產(chǎn)品外接電路斷開時(shí)，銜鐵在彈簧作用下克服另一彈簧的彈力和液壓力，將活門壓在活門座上，從而切斷油路。

當(dāng)產(chǎn)品外接電路接通時(shí)，在銜鐵的右端產(chǎn)生電磁力。在電磁力和液壓力作用下，銜鐵克服彈簧的彈力向右移動(dòng)，活門在另一彈簧和液壓力的作用下離開活門座，從而實(shí)現(xiàn)油路的接通。

當(dāng)產(chǎn)品接通脈沖電信號(hào)時(shí)，由于產(chǎn)品的響應(yīng)速度很快，在給定的壓差下，產(chǎn)品的輸出流量隨脈沖信號(hào)占空比的變化呈線性變化。

3 返廠檢查情況

主泵返廠發(fā)現(xiàn)異常。對主燃油泵調(diào)節(jié)器進(jìn)行常溫及高溫性能檢查，在檢查S1 占空比及相關(guān)參數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，S1 均衡占空比在油溫為常溫和高溫均存在不穩(wěn)定的問題，其余性能參數(shù)未見異常。為隔離出故障部件，更換1941123 號(hào)S1電磁活門組件，更換后S1 不穩(wěn)定的現(xiàn)象消失，主燃油泵調(diào)節(jié)器S1 相關(guān)檢查項(xiàng)目未見異常。

S1 電磁活門返廠檢查發(fā)現(xiàn)，電磁活門閥體組件內(nèi)孔一側(cè)存在嚴(yán)重磨損痕跡，另一側(cè)有輕微磨損痕跡（見圖4）。

圖4 電磁活門閥體磨損情況

4 結(jié)束語

該起故障是典型的因主燃油泵調(diào)節(jié)器電磁活門磨損引發(fā)的轉(zhuǎn)速無法隨動(dòng)的故障。排故時(shí)要根據(jù)故障現(xiàn)象細(xì)致分析故障的可能原因，并通過一定手段排除干擾項(xiàng)目，最終做到準(zhǔn)確定位。

該故障源于燃油電磁閥廠內(nèi)制造質(zhì)量缺陷，廠內(nèi)已落實(shí)措施，糾正了電磁閥易產(chǎn)生磨損問題。日常工作中要注意油液防污染工作，防止因污染物導(dǎo)致故障。