SR20飛機燃油系統氣塞故障分析

王凱

摘 要：該文基于對活塞發動機燃油系統氣塞的故障機理及其對發動機性能影響分析，根據SR20飛機燃油系統的結構特點及系統部件的特性，綜合考慮該型飛機燃油系統結構設計及飛機運行特點，簡要介紹該型飛機燃油系統主要部件工作原理，基于工作原理及運行特性的分析，提出預防活塞發動機燃油氣塞現象的改進措施及改型方案，以期能夠盡可能地避免發動機運行過程中燃油氣塞現象的發生。

關鍵詞：氣塞 故障機理 發動機性能 改進措施

中圖分類號：V26 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0046-02

Abstract：Based on air plug failure analysis and influence for fuel system in piston engine，considering the fuel system structure design and operating feature of SR20 aircraft，it provides the improvement measure and modify scheme to prevent the generating of air plug and to reduce the possibility of air plug in engine operating.

Key Words：Air plug；Failure mechanism；Engine performance；Improvement measure

SR20飛機作為洛陽分院教學訓練的主力機型，自運行以來的四年多時間，其間曾多次出現發動機抖動、空中燃油流量波動、功率損失等不正常現象，更嚴重時甚至會出現發動機停車，給飛行安全 帶來了嚴重的威脅。通過一直以來對該型飛機發動機燃油系統的特點的研究，認為飛機燃油系統氣塞是飛機燃油流量突然波動，并引起發動機空地工作不穩定，甚至是發動機停車的重要因素。燃油系統氣塞現象發生在燃油系統管路和附件內部，具有相當的隱蔽性，很容易被人們忽視。

基于對氣塞現象的機理和對發動機穩定工作的影響分析，該文提出了應對SR20飛機燃油系統氣塞的措施、改進設計方案和方案的具體實施及后期工程實踐驗證，以期降低改型發動機燃油系統氣塞故障的概率，改善SR20飛機發動機的運行性能，提高飛行運行安全系數。

1 SR20飛機燃油系統工作原理及氣塞形成機理

SR20飛機燃油系統燃油供應的動力來源于串聯在燃油系統中的一個電動增壓泵（輔助泵）和發動機驅動的膜盒式機械泵，電動泵主要用于地面發動機啟動注油和空中發動機工作出現不穩定時短時工作，其他時間均由發動機驅動的機械泵工作，不斷抽吸油箱中燃油，通過電動增壓泵（此時該泵相當于一個通路）、主油濾及各管路，并將適當增壓后的燃油供向分配器后送入發動機汽缸，保證在各種飛行狀態下發動機所需燃油的供應，所以燃油系統管路及各附件性能的好壞直接關系到發動機的穩定工作。

SR20飛機電動燃油增壓泵用于發動機起動時注油，并可提供4-6PSI燃油增壓以減少燃油蒸汽的產生。在發動機起動時，電動燃油泵短時間工作于PRIME位；在飛機起飛、著陸、轉換油箱時，電動燃油泵工作于BOOST位。當電動燃油增壓泵不工作時，發動機依靠驅動泵從燃油箱抽取燃油工作。其工作示意圖如圖1所示。

為了保證活塞式發動機易于起動，正常工作過程中燃油能夠快速汽化，使油氣混合均勻，充分燃燒，通常使用的是揮發性較高的汽油。汽油在低壓或高溫下不斷汽化，生成燃油蒸汽，形成燃油蒸汽泡。在發動機所使用的燃油種類確定后，燃油的揮發性能既已確定，影響氣塞的主要外在因素是燃油泵進口壓力和管路中燃油的溫度。

SR20飛機屬于下單機翼飛機，電動增壓泵位居于燃油箱的上方。在電動泵打開的情況下，電動泵進口處的燃油壓力較低，燃油容易汽化，再加之電動增壓泵內部密封膠圈可靠性差的缺陷，更加增大了電動泵滲氣、發生氣塞的可能性。

此外，主油濾進油與出油口均設置在上方，當電動增壓泵出現滲氣或氣塞現象時，易造成燃油中游離出來的空氣和燃油汽化生成的燃油蒸汽在主油濾中聚集成油氣泡，占據部分工作空間，使機械泵吸油不暢，減少了泵的供油，泵進口的燃油充填量下降，供油能力降低，甚至造成燃油在管路中發生堵塞，發動機驅動泵不能正常抽吸燃油，造成供油中斷，進而引起發動機停車。

2 SR20飛機氣塞預防措施

電動燃油增壓泵工作時，依靠電機驅動供油部分，提供發動機起動注油和發動機工作時的增壓供油；電動燃油增壓泵不工作時，其內部旁通活門提供發動機驅動泵的抽吸供油通道。。SR20 飛機電動燃油增壓泵由電機和泵體兩個部分組成，在電機和泵體結合部有一個壓盤，壓盤通過外徑O型密封膠圈和軸封O型密封膠圈來密封。

基于上述SR20飛機燃油系統部件工作原理及氣塞形成機理的原理分析，可通過以下措施降低燃油系統氣塞形成的可能性。

（1）提高電動增壓泵密封膠圈的可靠性：由于長時間使用國產低鉛燃油，電動增壓泵的軸封和密封膠圈易出現老化密封不良，造成增壓泵滲漏，增加了燃油系統內部產生氣塞的可能性，若利用軸封和密封膠圈的材質、工藝、尺寸均符合設計要求且適應國產燃油的電動燃油增壓泵軸封和密封膠圈制作，并進行替代，則可避免周峰及密封膠圈的老化，進而降低燃油系統產生氣塞的可能性。

（2）對SR20飛機電動燃油泵余油管路進行改裝：電動燃油增壓泵因密封失效出現滲漏后，如果電動泵工作則會出現燃油從余油口排出。軸封和密封膠圈老化密封失效后，增壓的燃油經密封失效工作面進入電動燃油增壓泵余油口，再經余油管從發動機整流罩下部的余油口排出機外。如果電動泵不工作，則可能不會有燃油從余油口排出的現象，因為此時在發動機驅動泵抽吸作用下，空氣在負壓作用下從密封失效部位進入燃油系統。為此將電動增壓泵余油管進行必要的改裝，使得電動增壓泵余油管與氣缸余油管分離，可便于及時觀察電動燃油泵是否出現因軸封和密封膠圈失效導致的滲漏，及時發現故障苗頭。

3 結語

該文介紹了SR20飛機燃油系統的工作原理及該型飛機氣塞形成的工作機理，基于對燃油系統主要部件工作原理的描述和部件常見故障特點，通過對燃油系統進行適當的改裝和檢查，以期降低該型飛機燃油系統氣塞的可能性。

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