一例發動機加力未接通故障原因分析

裴培 崔世偉 吳騰飛

摘要：針對某型發動機出現的加力未接通并伴隨過渡態尾噴口異常放大現象，從噴口—加力燃油控制器工作原理出發，進行了廠內性能參數檢查、加調部件分解檢查等以確定故障誘因。根據控制原理分析及檢查結果，綜合判定引起本次故障的具體原因為噴口—加力燃油控制器內部落壓比測量大薄膜組件膜片變形，導致該發動機工作過程中尾噴口異常放大，加力燃燒條件變差，加力接通異常。

關鍵詞：加力；尾噴口；落壓比控制器；膜片

Keywords：afterburner；tail nozzle；pressure ratio controller；diaphragm

1 故障現象

某型飛機起飛過程中，座艙出現加力信號燈閃爍、加力未接通信號，中斷起飛后飛機正常滑回。飛參判讀（見表1）后發現，在快推油門至最大狀態過程中發動機尾噴口異常放大。地面進行6次試車檢查，其中有2次發動機未進入加力狀態，測量檢查第5輸油圈油壓、熱射流裝置油壓等均符合工藝要求。

檢查發動機尾噴口角位移傳感器、反饋鋼索、作動筒及尾噴口反饋鋼索拉緊機構，均無異常。測量離子火焰傳感器及相關電纜線路，無異常。初步判斷是噴口—加力燃油控制器異常，導致尾噴口調節異常，油門桿進入加力域后，加力燃燒室流場不穩定，發動機進入加力失敗。更換噴口—加力燃油控制器后，地面試車發動機工作狀態良好，故障排除，故障件返廠進一步查明本次故障具體原因。

2 噴口—加力系統工作原理分析

2.1 噴口控制系統

如圖1所示，節流狀態噴口控制活門退出工作后，發動機在最大及加力狀態，經空氣濾—減壓器的P2′壓力空氣與P4壓力空氣共同作用于落壓比調節器薄膜組件，通過分油活門改變柱塞泵向尾噴口作動筒的供、回油壓力改變發動機機尾噴口大小。當P2′=P4時，薄膜組件位置不再變化，作動筒供、回油壓力穩定，發動機尾噴口大小穩定。

當發動機油門桿進入加力域，在最小加力電磁活門作用下，一路定壓油作用于落壓比重調活門，落壓比控制器薄膜上腔P2′壓力減小，根據尾噴口閉環控制原理，尾噴口預放P4壓力同步減小，保證發動機加力接通過程的穩定性。

2.2 加力燃油控制系統

加力燃油控制器根據油門桿指令，通過液壓延遲器及齒輪杠桿機構使第五燃油總管計量裝置壓差活門左移，計量活門至燃油總管油路打開；同時，接通定壓油至燃油壓力信號器及加力燃油分配器的控制油路，綜調接收到燃油壓力信號器發出的接通加力信號，分別向熱射流裝置和最小加力電磁活門發出控制信號，打開第五加力燃油總管油路，保證發動機在小加力狀態接通加力。當加力燃燒室點燃后，電離火焰傳感器向自動調節器發出加力已點燃信號，點火系統和最小加力電磁活門關閉（見圖2）。

3 故障原因分析

根據噴口—加力燃油控制系統各子模塊工作原理分析，加力接通異常故障涉及加調的主要故障模式有噴口調節異常、加力供油異常及性能異常等（見圖3），結合本次加力接通異常伴隨噴口異常放大現象，重點對噴口控制器的性能及相關部件進行參數/外觀檢查。

3.1 性能檢查

對該噴口—加力燃油控制器進行性能復查，檢查結果顯示常溫性能、起動輸油圈流量性能、加力供油加速性、起動總管加速性、Ф10指令壓力、加力泵接通活門等均符合工藝要求；接通加力信號器及相關電磁鐵性能參數符合要求；落壓比控制器性能參數P2П/P4的測量值為6.31，超過工藝標準。檢查結果表明，涉及發動機加力燃油控制部分的性能參數均合格，因此，落壓比控制器性能參數異常可能是導致本次故障的根本原因。

3.2 分解檢查

為確定導致本次故障的零組件失效部位，對該噴口—加力燃油控制器進行內部分解檢查。分解過程中發現擋板活門組件搖臂和支擋有局部銹蝕（見圖4），加力泵接通活門組件活動緊澀。

同時，在Ⅰ、Ⅳ壓差活門油嘴濾網處發現少量灰色纖維；在定壓活門組件和計量活門組件油濾表面發現細小金屬屑；控制壓力活門調整釘紅色密封膠圈有破損現象。

結合廠內性能試驗檢查情況，未發現定壓油壓力和加力供油量性能出現明顯異常，分析認為以上分解檢查中發現的問題對該故障影響較小。

針對該發動機尾噴口異常放大現象，對落壓比控制器相關組件進行重點檢查。分解發現大薄膜組件的膜片有翹曲變形現象（見圖5），同時發現彈簧1長度異常（見圖6），該噴口—加力燃油控制器其余零組件分解過程中未見明顯異常。

對涉及落壓比控制器、關斷活門等相關組件的彈簧性能參數進行測量，測量結果顯示彈簧1在自由長度、彈力檢查中均不合格，其余彈簧性能在工藝范圍內。該噴口—加力燃油控制器內部相關彈簧具體性能數據見表1。

彈簧1在落壓比控制器內的作用為比例反饋，彈簧性能不合格時會造成落壓比控制器調節遲滯，但工作過程中不會使噴口異常放大，該彈簧性能異常與本次故障現象不符，不是引起故障的根本原因。

4 故障結論

根據該發動機起飛加力未接通并伴隨噴口異常放大現象，結合外場開展的檢查工作及發動機加力系統控制規律分析，該起加力接不通故障是由噴口—加力燃油控制器噴口調節控制規律異常導致的。

經過對噴口—加力燃油控制器進行性能復驗、分解檢查等情況的綜合分析，認為引起該發動機尾噴口異常放大的故障原因為落壓比控制器大薄膜翹曲變形。大薄膜翹曲變形導致發動機部分狀態下薄膜組件接觸上腔殼體（P2П腔殼體），造成薄膜不敏感區變大，落壓比控制器頂桿上移，分油活門上移，噴口作動筒有桿腔壓力增大，無桿腔壓力減小，使發動機尾噴口增大，當發動機進入加力時尾噴口預放過大，導致加力燃燒條件變差，出現加力接通異常。

5 工作建議

噴口—加力燃油控制系統工作異常，對飛機部分狀態推力及渦輪后溫度將產生較大影響。產品裝配過程中，應注意噴口控制系統和加力燃油控制系統關鍵部附件的性能檢查，嚴控裝配質量，加強裝配后的性能試驗檢查；外場使用過程中，應結合日常檢查工作及飛參判讀，對加力過程中的T4溫度、尾噴口數值、加力接通時間等進行重點監控，對發現的異常狀況及時處理，排除故障隱患。

參考文獻

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