Cessna 172R飛機發動機大功率抖動故障分析

尹華兵

（中國民航飛行學院遂寧分院，四川遂寧629001）

Cessna 172R飛機發動機大功率抖動故障分析

尹華兵

（中國民航飛行學院遂寧分院，四川遂寧629001）

Cessna 172R飛機是目前世界上產量最大的輕型飛機，該機型是用于飛機駕駛員訓練性能較好的飛機之一，是國內最主要的初級教練機。針對Cessna 172R飛機多次發生大功率抖動故障，對發動機抖動原因進行了總結，結合飛機SD卡中數據對該機發生大功率抖動時對發動機工況進行了分析，找到了故障根本原因，提出了有針對性的維護、使用要求，從而有效避免該類故障的再次發生。

Cessna 172R飛機；發動機；駕駛員；初級教練機

Cessna 172R飛機被譽為美國賽斯納公司的經典之作。這是目前世界上產量最大的輕型飛機，也是國內通用航空使用數量最多的飛機，該機型是用于飛機駕駛員訓練性能較好的飛機之一，是國內最主要的初級教練機，如圖1所示。

圖1 Cessna 172R型飛機

1 故障現象

某訓練單位在某日飛行訓練中，機組反映起飛爬升過程中發動機抖動，機組收油門后發動機工作平穩。根據平時的日常維護結果，發動機抖動是一類常見的故障。

第一次機務排故情況：地面試車為1 800 rmp時，檢查磁電機掉轉及電咀工作正常。檢查高壓導線狀況良好，下部電咀有部分積鉛，清潔全部（4個汽缸）電咀，地面試車檢查發動機全油門偶有抖動，單磁全油門時，發動機抖動，更換2個磁電機電容后，發動機工作正常。使用44 h后，機組再次反映起飛爬升過程中發動機抖動。

第二次排故情況：清潔全部（4個汽缸）電咀，后地面試車發動機全油門工作正常，全油門時左磁電機單磁工作偶有抖動，根據故障情況更換左磁電機，地面試車檢查發動機工作正常。使用7 h后，機組反映起飛爬升過程中發動機再次抖動。查閱機隊故障信息，同批次兩架飛機在使用超過400 h后也出現同樣故障。

2 初步原因分析

Cessna 172R飛機發動機是水平對置氣冷式四缸活塞發動機，如果某一汽缸的輸出功率明顯不足，則會導致發動機曲軸兩邊受力不平衡，出現抖動現象。汽缸輸出功率受各種因數的影響，常見的原因如下：①電咀受到潮氣或沉積物的污染（積碳、積鉛、滑油等）★；②電咀自身性能衰減★；③磁電機定時不準確★；④磁電機故障（電容、觸點、內定時等）★；⑤不正確的混合比（過富油或過貧油）★；⑥不正確的電咀間隙；⑦電咀墊片處滲漏；⑧高壓導線絕緣層老化；⑨燃油分配系統故障。

注：帶“★”的為常見的故障原因。

根據三架飛機故障發生時發動機相關系統部件（進氣系統，燃油分配系統，點火系統）的詳細檢查情況及地面試車檢查，結合SD卡中數據，對發動機在不同工作狀態下的運行時間、燃油流量、排氣溫度、轉速等參數綜合分析，判定認為此次多起發動機大功率抖動故障是由于發動機使用過程電咀點火性能降低（降低的原因主要有污染、自身性能衰減）直接導致的。

圖2 起飛爬升過程中發動機抖動時發動機工況截圖

飛機運行過程中，電咀受到污染（積碳、積鉛、滑油等），使其點火性能降低，導致發動機抖動。詳見發動機工況截圖，如圖2所示（在此僅附1架飛機分析部分截圖，其他飛機情況基本相同）。

圖3 起飛前發動機工況截圖

從圖2可明顯看出，發動機轉速（RPM—藍色曲線）發生了輕微的波動，即機組感知的發動機抖動。

此時，發動機燃油流量（FF—綠色曲線）基本穩定，1缸和2缸的排氣溫度（EGT—1缸黃色、2缸紅色曲線）基本穩定，但3缸和4缸排氣溫度（EGT—3缸灰色、4缸粉色曲線）波動明顯。波動的主要原因是由于電咀點火性能降低，詳見圖3。

從圖3可明顯看出，從豎線處起始向右，發動機排氣溫度（EGT）發生了明顯波動，表明電咀此時點火性能已經降低，直到飛機起飛前（飛行高度P.ALT-白色曲線出現陡增），發動機長時間（約25 min）工作在低轉速（800～1 200 rpm）可能存在進一步污染。起飛前，電咀受污染狀態未得到排除，電咀點火性能已經受到影響，爬升過程中發動機發生大功率抖動。

3 抖動的根本原因

此次發生發動機抖動的根本原因為電咀自身性能衰減導致電咀點火性能降低。前兩次故障發生后，維修人員對所有電咀逐一進行了地面跳火試驗檢查，一切正常。電咀跳火試驗（維護工作）僅僅是通過地面模擬電咀在汽缸的工作狀況（包括高壓氣體、高壓高頻電流等），檢查電咀跳火情況，以確定其可用性，但有一定局限性（不能模擬汽缸中的高溫高壓燃氣、高溫和冷卻交替變化的溫度等），不能完全準確判定電咀在特定的環境下性能的衰減情況。

4 結束語

經檢查，三架故障飛機所使用的電咀均為一個批次，對此次發生故障的三架飛機最終采取更換全部（4個汽缸）電咀的處理措施后，飛機使用正常。通過此實例表明對于發動機抖動等故障的排除，首先要掌握清楚發動機的特點、使用和維護情況，要準確診斷和正確排除；要做好分析和總結，在類似的故障排除中應按照先易后難、有的放矢的原則，這樣才能達到事半功倍的效果。

〔編輯：張思楠〕

V263.6

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.111

2095－6835（2017）16－0111－02