某型發動機加力溫度急降超標故障分析及排除

譚廣義 王朝勇 張孝東 諶青軍 丁振國

摘要：針對某型軍用航空發動機在近幾年外場出現多起加力溫度急降量過大（部分發動機溫度急降超過180℃）故障這一問題，從發動機結構和工作原理入手，深入分析故障原因，提出故障排除建議和預防措施。

關鍵詞：加力;溫度;急降;超標;故障

某型軍用航空發動機規定，接通加力過程中溫度下降幅度應處于20～60℃之間。如果加力溫度急降量過小（小于20℃），容易造成發動機爆燃或者有喘振現象;如果加力溫度急降量過大（大于60℃），容易造成發動機加力接不通。近幾年外場已出現多起加力溫度急降量過大（部分發動機溫度急降超過180℃）故障，但經過加力燃油泵生產廠家的多次故障攻關也未能有效解決該故障問題。本文將重點根據外場使用中出現的幾種特殊加力溫度曲線對該類故障進行分析。

1原理分析

根據發動機加力狀態的工作原理可知，當油門桿位置超過73°時，電氣系統分三路進行工作：第一路電流同時經主油路汽化器電磁閥、副油路汽化器電磁閥、加力點火線圈使預燃室產生穩定的火源;第二路電流同時經加力信號燈、加力開關電磁閥使加力泵開始供油;第三路電流在斷開收噴口電磁閥的同時，根據油門桿位置使噴口放到相應的位置。

從工作方式及參與工作機件的響應速度分析，以上三路電流產生動作結果的先后順序是：第三路噴口放大，第一路預燃室形成火源，最后是第二路加力泵開始供油。統計并對比外場多臺發動機的加力溫度飛參圖，發現加力泵與發動機匹配良好的發動機加力溫度急降一般在30℃～40℃之間，T4溫度曲線具有典型的3次調整臺階。

發動機加力狀態中，T4溫度的變化過程如圖1所示。

1）油門手柄位置大于730后，放噴口電磁閥開始工作，發動機噴口面積逐漸增大，落壓比增加，N1轉速上升;主燃油泵調節器為保證N1轉速不變，降低供油量，N2轉速下降，發動機T4溫度下降。

2）油門手柄位置超過73°約0.5s左右預燃室點火成功，形成穩定的火源，T4溫度一般短時升高5℃左右，隨著噴口的不斷放大，T4溫度不斷降低。

3）油門手柄位置超過730后，加力開關電磁開關開始工作，加力開關向左移動，加力隨動活塞向左移動，加力燃油壓力增加。大約1.5s左右燃油經加力輸油圈噴入加力燃燒室，被預燃室穩定火源點燃，T4溫度急增，落壓比短時降低。

4）加力燃燒室點燃后，噴口不斷放大，落壓比繼續增加，加力泵出口油壓繼續升高，部分燃油頂開氣壓限制器緩沖器流入低壓腔，落壓比調節器參與工作，T4溫度小幅降低，由于加力泵的性能差異將決定該階段T4溫度降低的幅度及回調的時間。

5）當油門手柄位置超過730后3～4s，落壓比進行加力供油量的調節，發動機T4溫度進入上升階段。

6）發動機進入穩定的加力狀態，加力溫度的高低取決于發動機性能。2預燃室工作特性

根據規定，發動機噴口延時可在0～2s范圍內進行調整。發動機修理出廠一般調整到0s，個別發動機修理出廠或者外場使用中調整到0.5s或者1s;由于噴口延時大于1s則會導致發動機進入加力時容易產生爆燃，一般情況下不建議調整至大于1s。

對于噴口調節片延時調整到0.5s的發動機，在使用中加力溫度有以下兩種典型曲線模式。

1）放噴口延時為0.5s的發動機，在不考慮噴口延時繼電器工作誤差或者延時繼電器誤差為正值（延時時間大于0.5s）的情況下，由于預燃室形成穩定火源的時間一般小于0.5s，發動機加力溫度曲線如圖2所示。發動機加力溫度在最大狀態位置時，因噴口沒有放大，預燃室形成穩定火源，落壓比增加，T4溫度短暫增加5～10℃。

2）放噴口延時為0.5s的發動機，如果噴口延時繼電器工作誤差為負值（延時時間小于0.5s），由于預燃室形成穩定火源的時間一般小于0.5s，剛好與噴口延時時間重合，預燃室形成穩定火源的同時噴口放大，T4溫度沒有明顯的增加或者減少現象。但可以從加力溫度曲線圖3可看出，溫度下降時間相比油門桿有延遲現象。發動機當天第一次進加力的發動機，因為預燃系統和加力燃油導管沒有充填燃油，進加力曲線圖與該種情況相似。

3故障分析

3.1發動機預燃系統故障

發動機預燃室形成穩定火源性能較差，根據預燃室火源形成的時機不同，一般出現以下兩種T4曲線圖。

1）預燃室火源形成的時機在加力泵已經開始供油之后，發動機出現接通加力時機大于1.5s，加力溫度急降大、加力接通時機晚、加力有爆聲等現象，加力T4溫度曲線呈現光滑的“V”字形態，如圖4所示。

2）預燃室火源形成的時機在加力泵開始供油之前，但形成穩定火源的時間大于0.5s，T4溫度曲線能看見預燃室形成穩定火源時的加力溫度短時急增，但加力接通時間推后，加力溫度曲線往往只能形成兩次調整現象，如圖5所示。

3.2發動機加力泵故障

發動機加力泵故障時，容易出現加力接不通、加力溫度急降大、加力溫度上升慢等故障。

1）加力泵無法建立加力油壓。發動機進入加力狀態時，加力泵無法建立加力油壓造成加力沒有接通。其故障現象表現為加力溫度極速下降100℃以上，落壓比增加，為保持N1轉速不變，N2轉速下降到95%以下甚至斷開91°度加力電門，發動機溫度下降時間等于放噴口時間，加力溫度曲線如圖6所示。

2）加力泵建立油壓時間過晚（大于3秒），發動機進入加力狀態時，加力泵無法及時建立加力油壓造成加力溫度急降大。其故障表現為加力溫度急速下降（下降量取決于放噴口速度和加力泵油壓建立的時間），落壓比增大，N2轉速隨之下降。當加力接通后T4溫度恢復到加力狀態溫度。該類故障與預燃室形成穩定火焰時間過晚相似，但不會形成爆音現象，加力溫度曲線如圖7所示。

3）加力油壓回調過量，發動機進入加力后1.5s開始供油，加力燃燒室穩定火源點燃加力燃油，2s左右因加力油壓上升，氣壓調節器緩沖活門參與工作，加力油壓小幅回調。部分發動機在加力燃燒室點燃后，因各種原因加力燃油回調量過大，加力油壓回調后不能及時上升，其故障現象表現為加力溫度急降大，加入加力溫度調節的后半程會出現明顯的“U”型底，“U”型底部溫度往往低于加力燃油點燃時的T4溫度，加力溫度曲線如圖8所示。

4預防措施

針對以上故障現象和發生機理，在外場有限的條件下可以采用以下預防措施。

1）飛參控制，每個起落重點檢查加力部分曲線，對發動機T4、N1、N2溫度突增、急降值進行對比，發現參數值變化較大時，分析可能發生的原因，采取針對性的排故措施。

2）清洗層板節流器，結合發動機定期工作清洗主燃油泵、加力燃油泵、預燃系統層板節流，觀察洗滌液的變化情況，外觀檢查層板節流器濾網是否有破損，必要時進行更換。

3）針對第一次進加力T4溫度急降大的發動機，嚴格按照發動機使用規程進行試車檢查，將暖機時間控制在上限。