某型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)典型起動(dòng)故障分析

王永杰　洛潤(rùn)　高道恩

【摘 要】某型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)難是外場(chǎng)遇到的突出問題，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)幾種典型起動(dòng)故障進(jìn)行了深入分析，提出了故障診斷的方法，為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)提供了參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；起動(dòng)；故障分析

0 引言

某新型加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)屬于第三代戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力裝置，具有總體設(shè)計(jì)先進(jìn)、推重比高、耗油率低等優(yōu)點(diǎn)。但是，該型發(fā)動(dòng)機(jī)自裝備部隊(duì)以來，在外場(chǎng)維修中遇到的一個(gè)突出問題就是起動(dòng)困難，外部環(huán)境溫度高的情況下尤其如此。對(duì)某部2015年7月份284起動(dòng)次數(shù)統(tǒng)計(jì)，起動(dòng)時(shí)間超過規(guī)定值的次數(shù)為76次，起動(dòng)超時(shí)占26.8%，起動(dòng)不成功22次，占7.7%。起動(dòng)不成功嚴(yán)重影響了飛機(jī)出動(dòng)率，影響飛行訓(xùn)練進(jìn)度，甚至影響到等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)，戰(zhàn)備任務(wù)完成。下面結(jié)合外場(chǎng)工作實(shí)際，對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)幾種典型起動(dòng)問題進(jìn)行分析研究。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)程序

0秒時(shí)自動(dòng)起動(dòng)箱接通燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的主燃油電磁閥、燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)補(bǔ)氧電磁閥、燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置并燃亮座艙中的“起動(dòng)”信號(hào)燈。

1秒自動(dòng)起動(dòng)箱接通燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電機(jī)，燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4～5）秒發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子開始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火起動(dòng)成功后其燃油壓力達(dá)到0.4MPa時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)箱接到該信號(hào)后，斷開燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電機(jī)、燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)補(bǔ)氧電磁閥、燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置。

10秒自動(dòng)起動(dòng)箱接通發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室的點(diǎn)火裝置。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合電子調(diào)節(jié)器送出N2≥17%時(shí)或起動(dòng)程序到22秒，主燃燒室開始供油。

到60秒或發(fā)動(dòng)機(jī)綜合電子調(diào)節(jié)器送出N2≥53%時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)箱關(guān)閉起動(dòng)機(jī)的主燃油電磁閥并熄滅“起動(dòng)”信號(hào)燈，燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)退出工作。

當(dāng)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達(dá)17%后發(fā)動(dòng)機(jī)工作，主燃燒室的供油量由起動(dòng)控制器調(diào)節(jié)，N2到達(dá)40%時(shí)主燃燒室的供油量由加速調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 典型故障分析

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程是由起動(dòng)箱按時(shí)間序列對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行供油量和進(jìn)氣量控制的，進(jìn)氣量控制通過a2開度調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的大小，a2開度主要影響起動(dòng)溫度。

2.1 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)故障

2015年3月16日，某部某號(hào)機(jī)第二個(gè)起落，按下起動(dòng)按紐后，左發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)速N2、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度T6不上升，左發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不成功，更換燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)后，成功起動(dòng)。

燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)不能成功起動(dòng)表現(xiàn)為燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的工作聲音不正常，燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)排氣口無火焰噴出。

（1）檢查綜合電子調(diào)節(jié)器自動(dòng)開關(guān)已在接通位置。

（2）檢查排氣活門開啟情況正常。

（3）檢查起動(dòng)機(jī)熱電偶的絕緣電阻不小于20千歐。

（4）檢查渦輪起動(dòng)機(jī)燃燒室點(diǎn)火情況。首先檢查供氧系統(tǒng)工作正常；其次檢查點(diǎn)火電嘴火花及點(diǎn)火附件工作正常；再次檢查點(diǎn)火附件的供電系統(tǒng)線良好。

（5）更換渦輪起動(dòng)機(jī)，起動(dòng)成功。

2.2 高壓轉(zhuǎn)速N2達(dá)到冷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不再增加

2015年7月16日，某部某號(hào)機(jī)組織大檢查，進(jìn)行地面開車時(shí)，右發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)速N2最高上升到24%，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度T6不變，右發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不成功。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)首先由起動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)，燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)燃燒室點(diǎn)火補(bǔ)氧，當(dāng)起動(dòng)到第10秒燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功，同時(shí)，燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速N2由0加速到17%。也就是說，發(fā)動(dòng)機(jī)N2轉(zhuǎn)速能加速到17%，說明燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)工作是正常的。高壓轉(zhuǎn)速N2達(dá)到冷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不再增加，則說明發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室未工作，點(diǎn)火不具備條件。一是通往主燃燒室燃油噴嘴油壓不足；二是點(diǎn)火電路或點(diǎn)火裝置故障。

（1）檢查起動(dòng)裝置電路及燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)。測(cè)量起動(dòng)裝置電路電阻正常，測(cè)量點(diǎn)火附件電壓正常，點(diǎn)火裝置及點(diǎn)火電嘴工作良好。

（2）地面假開車，測(cè)量主燃油泵調(diào)節(jié)器出口油壓為0.35MPa，出口油壓低于規(guī)定值?？赡苡袃煞N原因：一是，主燃油泵調(diào)節(jié)器本身出口壓力不夠；二是，起動(dòng)裝置回油路一直打開，對(duì)主燃油泵調(diào)節(jié)器進(jìn)行卸壓，導(dǎo)致主燃油泵調(diào)節(jié)器出口油壓低。調(diào)整主燃油泵調(diào)節(jié)器的P30、P44、P36和P38調(diào)整釘，對(duì)增大起動(dòng)供油量的作用不明顯。

（3）堵死起動(dòng)裝置回油路，地面假開車，再次測(cè)量主燃油泵調(diào)節(jié)器出口油壓，主燃油泵調(diào)節(jié)器出口油壓仍為為0.35MPa。

故障定位于主燃油泵調(diào)節(jié)器。更換主燃油泵調(diào)節(jié)器后，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功。

2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)連接故障

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，按下“起動(dòng)”按鈕，在第22秒之前，或高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由0加速到17%，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的加速是由燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的。起動(dòng)時(shí)高壓轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，可能原因是運(yùn)動(dòng)連接不上，檢查燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的自由渦輪與減速器和輸出軸的運(yùn)動(dòng)連接是否正常，若無連接，則更換燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)。手動(dòng)檢查高壓轉(zhuǎn)子情況，正常情況下轉(zhuǎn)動(dòng)良好，若不能轉(zhuǎn)動(dòng)，可能原因有兩種情形。

（1）滑油系統(tǒng)故障。檢查滑油濾、磁塞金屬屑信號(hào)器是否完好。

（2）檢查柔性軸及外置附件機(jī)匣。卸下柔性軸外套，進(jìn)行柔性軸外部檢查；檢查固定柔性軸的外置機(jī)匣安裝邊應(yīng)平滑，且外置附件機(jī)匣能轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.4 起動(dòng)失速、起動(dòng)懸掛及起動(dòng)超溫

外界環(huán)境溫度變化，引起發(fā)動(dòng)機(jī)供油量與需油量不匹配，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)失速、起動(dòng)懸掛及起動(dòng)超溫，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不成功，此種問題外場(chǎng)發(fā)生最多。

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)失速，是起動(dòng)供油量過多造成的，需要減少供油量。具體調(diào)整哪個(gè)部位，需要看在什么轉(zhuǎn)速情況下發(fā)生失速。起動(dòng)前段發(fā)生失速：調(diào)整P38和P36減小供油量。起動(dòng)中段發(fā)生失速：主要是調(diào)整P36和P44減小供油量，有時(shí)也需要調(diào)整P30減小供油量。起動(dòng)后段發(fā)生失速：調(diào)整P44和P30減小供油量。

起動(dòng)懸掛指發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)速不上，溫度也不上升或持續(xù)上升。按時(shí)間60秒脫開渦輪起動(dòng)機(jī)，且脫開時(shí)N2轉(zhuǎn)速較低遠(yuǎn)沒有達(dá)到53%，甚至渦輪起動(dòng)機(jī)已脫開發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不住下掉，出現(xiàn)這種情況屬于前段貧油，應(yīng)調(diào)整P38和P36增加油量。N2轉(zhuǎn)速在53%～60%懸掛，出現(xiàn)這種情況屬于中段貧油，應(yīng)調(diào)整P36和P44增加油量，也可以視情調(diào)整P30。N2轉(zhuǎn)速在60%以上懸掛，出現(xiàn)這種情況屬于后段貧油，應(yīng)調(diào)整P44和P30增加油量。

解決起動(dòng)超溫調(diào)整方法：一是，調(diào)整供油量；二是，開大a2增大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)通過調(diào)整油量解決不了超溫問題時(shí)，需要重新考慮發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量是否合適，即油氣比是否合適。通過開a2增大核心機(jī)進(jìn)氣量改善油氣比，使得燃油充分燃燒。其一，通過調(diào)整P1調(diào)整釘，可以改變a2角度與N2r（高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速）的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。其二，通過調(diào)整a2反饋鋼索開大a2。

3 幾點(diǎn)體會(huì)

（1）夏季較冬季起動(dòng)問題多，起動(dòng)超溫問題多；

（2）做好燃油防污染工作，防止調(diào)節(jié)器內(nèi)部附件卡滯；

（3）調(diào)整時(shí)綜合考慮起動(dòng)性能、慢車轉(zhuǎn)速和加速時(shí)間，防止顧此失彼，并且要進(jìn)行開車驗(yàn)證。

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[責(zé)任編輯：王楠]