某型航空發動機進行回槳操作時出現順槳現象的研究

張樂群 李瓊

(中國南方航空工業(集團)有限公司,湖南株洲 412000)

某型航空發動機進行回槳操作時出現順槳現象的研究

張樂群 李瓊

(中國南方航空工業(集團)有限公司,湖南株洲 412000)

本文針對某渦槳航空發動機在地面進行回槳操作時出現順槳的現象進行了試驗和分析,確定了產生的原因,為規范地面回槳操作提供了理論依據。

航空發動機 回槳 操作

某型渦輪螺旋槳航空發動機性能穩定、可靠性高,自身設計的多套自動順槳停車保護系統有力地保護了使用安全。為了確保這些保護系統工作可靠,在地面維護時需經常對其進行檢查,以及時發現和排除隱患,而正確的檢查方式至關重要。

1 現象

某用戶在地面試車過程中,對某發動機進行扭矩自動順槳停車檢查后,回槳時,機械師將順回槳按鈕采用“拉、松、拉、松……”的方式進行間斷性回槳,在第5次拉順回槳按鈕時,螺旋槳出現順槳現象,順槳角為83°30′。

順回槳按鈕的位置說明:(1)中間位置:螺旋槳不工作;(2)拉出:螺旋槳回槳,松開按鈕能自動回中間位置;(3)按壓:螺旋槳順槳,按壓后將自鎖,不能自動回至中間位置。

2 現象調查

該現象在多臺發動機上出現,且出現在扭矩自動順槳停車檢查或負拉力自動順槳停車檢查后,回槳采用間斷性拉、松順回槳按鈕的操作方式。

圖1 調速器原理及順槳電路原理

圖2 液壓電門外接信號燈接線圖

圖3 試驗曲線圖(試驗一)

(2)試驗結果:發動機扭矩自動順槳停車后,共拉順回槳按鈕5次,在第4次拉順回槳按鈕時,負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力為

3 試驗

3.1 試驗準備工作

(1)在調速器到燃調的負拉力自動順槳聯鎖活門(78)的管路(61)上接入一個壓力表,以監測負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力。參見圖1。(2)脫開調速器負拉力自動順槳液壓電門(82)插頭,在此處外接一個獨立供電的信號燈,以監控液壓電門的接通情況。如下圖2。

3.2 試驗一

(1)試驗程序:a.起動發動機;b.油門推到60°,然后進行扭矩自動順槳停車;c.待螺旋槳完全停轉后,收油門至0°;d.拉順回槳按鈕約3～4s,松開約0.2～0.5s,按此方式循環進行。注:回槳過程中,監視外接壓力表及信號燈指示情況。

(2)試驗結果:發動機扭矩自動順槳停車后,共拉順回槳按鈕5次,在第5次拉順回槳按鈕時,液壓電門信號燈亮(見圖2),螺旋槳順槳,負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力達到0.8MPa。試驗結果見圖3和表1。

(3)試驗結果表明:在此種操作程序下,負拉力自動順槳聯鎖活門(78)未能完全打開泄油,間斷性拉順回槳按鈕時,負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力不斷上升,松開順回槳按鈕壓力下降量較小,螺旋槳能出現順槳現象。

3.3 試驗二

(1)試驗程序:1)起動發動機;2)油門推到60°,然后進行扭矩自動順槳停車;3)待螺旋槳完全停轉后,收油門至0°;4)拉順回槳按鈕約3s,松開約1s,按此方式循環進行;注:回槳過程中,監視外接壓力表及信號燈指示情況。0.55MPa,當第5次拉出順回槳按鈕時,螺旋槳未順槳。試驗情況見表2。

表1 試驗結果(試驗一)

表2 試驗結果(試驗二)

表3 試驗結果(試驗三)

(3)試驗結果表明:在此種操作程序下,負拉力自動順槳聯鎖活門(78)未能完全打開泄油,間斷性回槳時,可在負拉力自動順槳活塞

(72)上腔建立壓力,但松開順回槳按鈕的時間延長,壓力下降幅度較大,螺旋槳不會出現順槳現象。

3.4 試驗三

(1)試驗程序:1)起動發動機;2)油門推到60°,然后進行扭矩自動順槳停車;3)停車電磁活門一接通(發動機還有余轉時),收油門至0°;4)拉順回槳按鈕約3～4s,松開約0.2～0.5s,按此方式循環進行。注:回槳過程中,監視外接壓力表及信號燈指示情況。

(2)試驗結果:發動機扭矩自動順槳停車后,共拉順回槳按鈕5次,負拉力自動順槳活塞上腔壓力始終為0,液壓電門信號燈未亮,未出現順槳現象。試驗情況見表3。

(3)試驗結果表明:在此種操作程序下,負拉力自動順槳聯鎖活門已處于打開泄油狀態,負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力不能建立,不會出現順槳現象。

4 分析

發動機進行扭矩自動順槳停車檢查或負拉力自動順槳停車檢查,油門角度需處于40°以上,在完成順槳檢查、發動機停轉后收油門至0°,此時燃油調節器中無燃油壓力,無工作介質推動燃油調節器中延遲節流器相關零件的跟隨動作,使得負拉力自動順槳聯鎖活門(78)仍處于40°以上油門時的關閉狀態。

拉順回槳按鈕(115)時,順槳泵(54)工作,順槳泵來的高壓油通過節流器(79)進入負拉力自動順槳活塞(72)上腔,使上腔壓力升高;松開順回槳按鈕后,順槳泵停止工作,負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力卸壓,由于負拉力自動順槳聯鎖活門(78)處于關閉狀態,卸壓緩慢,在下一次拉順回槳按鈕(115)時,順槳泵來的高壓油使負拉力自動順槳活塞(72)上腔壓力繼續升高;順回槳按鈕拉、松幾次后,當壓力達到一定值時(0.65MPa),負拉力自動順槳活塞(72)克服了彈簧(73、74)的彈力而被壓下;松開順回槳按鈕,負拉力信號油路(55)中的壓力由0.49MPa下降至0.245MPa以下,負拉力自動順槳分流活門(75)在彈簧(73)的彈力作用下被壓下,使負拉力自動順槳液壓電門(82)左腔以及順槳分流活門(92)上腔與高壓油路(70)接通;在緊接著再次拉下順回槳按鈕(115)時,順槳泵(54)來的高壓油將負拉力自動順槳液壓電門(82)壓通,發出了順槳信號,使自動順槳機構工作;同時,順槳泵(54)來的高壓油將順槳分流活門(92)壓下,使高壓油進入大距油路;此時,雖然高壓油通過回槳分流活門(89)進入小距油路(回槳狀態),但螺旋槳槳轂內大距油腔作用面積大于小距油腔面積,螺旋槳順槳。

5 結論

發動機在完成扭矩自動順槳停車檢查或負拉力自動順槳停車檢查后,在發動機完全停轉后收回油門至0°,由于燃油調節器中無燃油壓力推動延遲節流器相關零件的跟隨動作,使得負拉力自動順槳聯鎖活門處于關閉狀態;在采用“拉、松、拉、松……”方式進行間斷性回槳,負拉力自動順槳活塞上腔壓力能建立,將很可能發生順槳現象。該現象是操作方式引起的非正常順槳現象,不是發動機的故障,不影響發動機的正常使用。

6 建議

為避免此現象的出現,需對回槳操作方式進行規范,建議如下:

(1)收油門時機:在完成扭矩自動順槳停車檢查或負拉力自動順槳停車檢查后,在發動機還有較大余轉轉速時收油門至0°,以確保負拉力自動順槳聯鎖活門(78)處于泄油狀態。(2)回槳方式:拉順回槳按鈕后應使螺旋槳完全回槳到位后再松開,避免采用間斷性回槳方式。

7 結語

航空發動機在使用過程中出現一些未知現象,對這些現象進行研究,找出現象原因,制定相應措施,規范使用要求,確保使用安全具有重大意義。

[1]《WJ6/WJ6D發動機技術說明書》.中國南方航空工業(集團)有限公司,2009年版.

[2]《WJ6系列發動機維修手冊》.中航工業南方航空工業(集團)有限公司,2010年版.

張樂群,男,中國南方航空工業(集團)有限公司,主管工程師,專業主攻:航空發動機外場故障排查與分析。李瓊,女,中航工業南方航空工業(集團)有限公司,二級技術專家,專業主攻:航空發動機控制。