某型發(fā)動機渦冷系統(tǒng)反復(fù)通斷故障分析

摘 要：本文介紹了某型發(fā)動機渦冷系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及工作原理，通過對該型發(fā)動機渦冷系統(tǒng)的研究分析，針對性的制定出排故方案，解決了發(fā)動機渦冷系統(tǒng)低轉(zhuǎn)速狀態(tài)反復(fù)通斷故障，便于日后此類問題的解決。

關(guān)鍵詞：渦冷系統(tǒng)；故障；分析

中圖分類號：V233 文獻標識碼：A

渦輪葉片是發(fā)動機中旋轉(zhuǎn)著的高溫部件，工作環(huán)境極為惡劣，除去承受的各種機械負荷外，還承受著很高的溫度，為使渦輪葉片的工作溫度在其材料允許的范圍內(nèi)，采用不參與燃燒的氣流對渦輪部件進行冷卻。某型發(fā)動機采用四股氣流對渦輪部件進行冷卻，第一股氣流為不參與燃燒的主燃燒室二股氣流，第二股氣流為不參與燃燒的主燃燒室經(jīng)空氣熱交換器冷卻的二股氣流，第三股氣流為外涵道空氣流，第四股氣流為高壓壓氣機第七級或來自外涵道空氣流。

為提高發(fā)動機效率，該型發(fā)動機增加了渦冷控制系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機狀態(tài)的需要，調(diào)節(jié)第二股氣流的冷卻空氣量大小，渦冷控制系統(tǒng)控制的冷卻空氣質(zhì)量約為發(fā)動機空氣流量的8.5%。當П2≥（91.5±1）%、T 4≥（590±10）℃、П2пр<（81±1）%、α*

РУД≥（62+3）°四個條件滿足之一時，渦冷系統(tǒng)接通。

1 故障現(xiàn)象

1.1 發(fā)動機起動到慢車狀態(tài)故障現(xiàn)象：

某發(fā)動機地面首次試車時，出現(xiàn)渦冷系統(tǒng)反復(fù)通斷故障。在發(fā)動機慢車狀態(tài)，按照發(fā)動機工作原理，渦冷系統(tǒng)應(yīng)該處于斷開位置，該發(fā)動機在起動過程中，渦冷系統(tǒng)在П2=61%左右時接通正常；起動到慢車狀態(tài)后，試車臺渦冷限位信號燈閃爍（渦冷限位信號燈亮時表示渦冷系統(tǒng)未接通），同時尾噴口發(fā)出異常聲音。

1.2 從高轉(zhuǎn)速拉回慢車狀態(tài)故障現(xiàn)象：

繼續(xù)推油門桿至大狀態(tài)，渦冷系統(tǒng)在П2=81%及以上狀態(tài)時工作正常，將油門桿拉回慢車狀態(tài)，在轉(zhuǎn)速П2=81%及以上狀態(tài)時渦冷系統(tǒng)工作正常，當П2=72%左右時，再次報出渦冷限位信號燈閃爍故障。

2 故障排除過程

因為故障現(xiàn)象為渦冷限位信號燈閃爍，為排除試車臺設(shè)備問題，首先對測試線路進行檢查，檢查未發(fā)現(xiàn)問題，再次開車故障依舊，說明此故障由發(fā)動機本身導致，渦冷系統(tǒng)的確在該狀態(tài)出現(xiàn)反復(fù)通斷故障。

為排除此故障，分別更換了渦冷控制附件、噴調(diào)，但故障依舊存在，后增加主泵至噴調(diào)控制油壓的測點，經(jīng)測量該油壓擺動，確認為主泵故障，最終更換主泵后故障排除。

3 原因分析

3.1 渦冷系統(tǒng)組成 ：

該型發(fā)動機渦冷系統(tǒng)主要由渦冷控制附件、斷流活門、電磁活門ИМ10、分流活門、綜合調(diào)節(jié)器的渦冷控制通道等部分組成，渦冷控制附件由殼體、活塞、彈簧、限流嘴、微動開關(guān)等組成。

3.2 渦冷控制附件的工作過程：

當滿足渦冷接通條件之一時，渦冷控制附件活塞上部油壓力增大，活塞下移，關(guān)小由空氣熱交換器輸往空氣控制壓力管道的氣路；斷流活門活塞上腔氣壓力減小，斷流活門活塞上移，打開渦輪的冷卻空氣路，增大輸往渦輪的冷卻空氣流量。另外，由于渦冷控制附件的活塞下移到底，接通微動開關(guān)，向綜合調(diào)節(jié)器輸送渦冷系統(tǒng)工作信號。

當條件都不滿足時，渦冷控制附件上部的高壓油來油路被切斷，在彈簧和空氣熱交換器氣體壓力作用下，活塞上移，這時活塞上部的油液通過限流嘴回到低壓腔。隨著活塞的上移，從空氣熱交換器來的空氣輸往空氣控制壓力管道，作用在斷流活門活塞的上腔，使其下移關(guān)閉，減少輸往渦輪的冷卻空氣流量。

3.3 渦冷控制附件的接通條件：

渦冷控制附件是否接通主要由控制附件活塞上部的油壓力決定，活塞上部油壓來自噴調(diào)中的定壓油，而此處的定壓油主要通過電磁活門和分流活門進行控制，當П2≥（91.5±1）%、T 4≥（590±10）℃、П2пр<（81±1）%、α*

РУД≥（62+3）°四條件滿足之一時，渦冷系統(tǒng)接通，其中前三個條件為電子信號，綜合調(diào)節(jié)器渦冷控制通道根據(jù)發(fā)動機狀態(tài)發(fā)出指令，使電磁活門ИМ10打開，噴調(diào)上的高壓油輸往渦冷控制附件活塞上部，渦冷系統(tǒng)接通；第四個條件為油壓信號，當α*

РУД≥（62+3）°時，噴調(diào)液壓延遲器上部的加力油泵接通活門下移，關(guān)閉了通往低壓腔的回油路，使分流活門下部的油壓力增大，活門上移，高壓油經(jīng)分流活門輸往渦冷控制附件活塞上部，渦冷系統(tǒng)接通。

3.4 渦冷系統(tǒng)反復(fù)通斷故障原因分析：

根據(jù)發(fā)動機試車情況可知，該發(fā)動機只有在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)（П2=72%左右）發(fā)生此故障，在П2=80%及以上狀態(tài)時渦冷系統(tǒng)接通情況正常，而噴調(diào)上的電磁活門在П2=80%及以上狀態(tài)才投入工作，因此該故障與電子信號無關(guān)，只與機械調(diào)節(jié)有關(guān)。

在停車狀態(tài)，分流活門的活塞和渦冷控制附件的活塞在彈簧力作用下，處在上極限位置，當起動發(fā)動機后，主泵的控制燃油經(jīng)過噴調(diào)，從電磁活門ИМ10處作用到渦冷控制附件的活塞上腔，隨著發(fā)動機狀態(tài)的增加，控制燃油壓力逐漸增大，當壓力增大到大于活塞下部彈簧力時，渦冷控制附件的活塞下移，關(guān)小由空氣熱交換器輸往空氣控制壓力管道的氣路；斷流活門活塞上腔氣壓力減小，斷流活門活塞上移，打開渦輪的冷卻空氣路。另外，由于渦冷控制附件的活塞下移到底，接通微動電門，向綜合調(diào)節(jié)器輸送渦冷系統(tǒng)工作信號。

若主泵的控制油壓不穩(wěn)，當該油壓足夠克服彈簧力作用時，渦冷系統(tǒng)接通，當該油壓不足以克服彈簧力作用時，渦冷系統(tǒng)斷開，故控制油壓在一定壓力附近擺動時會導致渦冷系統(tǒng)反復(fù)通斷故障。

增加主泵到噴調(diào)的控制油壓測點，慢車狀態(tài)測量該控制油壓擺動，當控制油壓壓力低于2.3MPa時，渦冷系統(tǒng)即會自動斷開，當控制油壓壓力高于2.3MPa時，渦冷系統(tǒng)再次接通，同時該控制油壓擺動周期與發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速擺動周期相同，由此確認為主泵內(nèi)部出現(xiàn)故障，經(jīng)更換主泵后故障排除。

4 故障情況驗證

將該主泵安裝于另一臺發(fā)動機上，進行驗證試車，故障再現(xiàn)，與該臺發(fā)動機故障現(xiàn)象相同，確認為因主泵內(nèi)部故障，引起主泵到噴調(diào)的控制油壓擺動，導致了發(fā)動機渦冷系統(tǒng)的反復(fù)通斷故障。

參考文獻

[1]謝壽生.蘇二七型飛機加力渦扇發(fā)動機[D].空軍工程大學，1999.06.