SR20型飛機(jī)電動燃油增壓泵密封性測試改進(jìn)

摘 要：SR20型飛機(jī)的電動燃油增壓泵屬于飛機(jī)燃油系統(tǒng)主要附件，負(fù)責(zé)為發(fā)動機(jī)進(jìn)行輔助增壓供油。若電動燃油增壓泵密封不良，將導(dǎo)致燃油滲漏、燃油系統(tǒng)氣塞，引起發(fā)動機(jī)工作不穩(wěn)定、功率下降等故障。目前，SR20型飛機(jī)維護(hù)手冊中檢查電動燃油增壓泵密封性的方式為通電打開電動燃油增壓泵，目視檢查電動燃油增壓泵的余油管路是否有燃油滲出。此方式僅限于檢查電動燃油增壓泵工作時(shí)的滲漏情況，對于發(fā)動機(jī)工作且未使用電動燃油增壓泵時(shí)，電動燃油增壓泵處于負(fù)壓狀態(tài)的滲漏進(jìn)氣情況是無法直接檢查的。鑒于此，對SR20型飛機(jī)電動燃油增壓泵的結(jié)構(gòu)及密封形式進(jìn)行了研究分析，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了電動燃油增壓泵密封性檢查方式，即模擬發(fā)動機(jī)工作時(shí)的負(fù)壓狀態(tài)，從而更加直接、明了地顯示并檢測出電動燃油增壓泵的密封性情況。

關(guān)鍵詞：SR20型飛機(jī);電動燃油增壓泵;密封性檢查

中圖分類號：TK45? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）11-0062-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.11.017

1? ? 電動燃油增壓泵結(jié)構(gòu)及供油原理

目前SR20型飛機(jī)多使用DUKES公司電動燃油增壓泵（件號：5217-00-3），該型電動燃油增壓泵電路為兩線輸入一線接地，通過兩路輸入線路提供高壓（PRIME）和低壓（BOOST）兩種工作模式。該型電動燃油增壓泵可分為直流電機(jī)和供油泵體兩個(gè)部分，通過四個(gè)螺栓連接兩部分，如圖1所示。增壓泵機(jī)上安裝后為直立狀態(tài)，電機(jī)在上，直流電機(jī)下部為余油腔，并帶有余油孔，供油泵體滲出的燃油進(jìn)入余油腔后，通過余油孔及連接的飛機(jī)余油管排出。供油泵體兩側(cè)為飛機(jī)燃油供油管連接孔，連接供油管后電動燃油增壓泵串接在飛機(jī)供油管路中。

供油泵體上部為旋轉(zhuǎn)葉片式供油腔，中部為燃油進(jìn)出接口，下部為壓力調(diào)節(jié)腔，各腔均與燃油進(jìn)出接口相連，如圖2所示。電動燃油增壓泵工作時(shí)，通過電機(jī)帶動供油腔轉(zhuǎn)軸葉片抽吸泵進(jìn)口燃油加壓輸出，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)啟動注油或發(fā)動機(jī)工作時(shí)的增壓供油。

供油腔上部壓盤用于固定葉片轉(zhuǎn)軸并提供泵體密封，壓盤周邊為密封膠圈，中央轉(zhuǎn)軸部分帶有軸封和膠圈，如圖3所示，防止泵體部分的燃油滲漏。

供油泵體下部壓力調(diào)節(jié)腔的調(diào)壓螺塞用于調(diào)整電動燃油增壓泵高壓輸出燃油壓力，壓力調(diào)節(jié)螺塞內(nèi)有補(bǔ)償墊片、彈簧和釋壓回油活門。釋壓回油活門上有旁通瓣，可向泵出口方向打開。

當(dāng)電動燃油增壓泵工作在高壓位，泵出口壓力超過彈簧力時(shí)，釋壓回油活門上的旁通瓣關(guān)閉，釋壓回油活門向彈簧方向移動，打開回油通道，部分燃油回到泵體燃油進(jìn)口通道重新循環(huán)，從而降低電動燃油增壓泵輸出燃油壓力至預(yù)設(shè)值，如圖4所示。

當(dāng)電動燃油增壓泵工作在低壓位時(shí)，泵出口壓力小于彈簧力，彈簧將釋壓回油活門壓緊，釋壓回油活門上的旁通瓣關(guān)閉，泵出口壓力僅與電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)電動燃油增壓泵不工作時(shí)，彈簧將釋壓回油活門壓緊，釋壓回油活門上的旁通瓣受抽吸作用打開，發(fā)動機(jī)驅(qū)動泵通過電動燃油增壓泵供油腔通道和釋壓回油活門上的旁通瓣抽吸燃油，如圖5所示。

該型電動燃油增壓泵使用的電機(jī)為串勵(lì)直流電機(jī)，三根供電線路分別對應(yīng)高速位（PRIME）、低速位（BOOST）兩種轉(zhuǎn)速輸入連接和接地。通過電動燃油增壓泵接通開關(guān)PRIME位置或BOOST位置分別接通電機(jī)的高、低轉(zhuǎn)速供電線路，令電動燃油增壓泵滿足啟動注油和增壓兩種燃油輸出壓力的需要。如圖6所示，電機(jī)低速位，供電進(jìn)入電機(jī)后，經(jīng)過上端蓋上安裝的一個(gè)串接滑動變阻器至定子勵(lì)磁繞組，人工調(diào)定滑動變阻器可以改變電機(jī)工作電流從而影響電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)整低壓供油的目的;電機(jī)高速位，供電直接進(jìn)入勵(lì)磁繞組，不受該滑動變阻器影響。即電動燃油增壓泵低壓位的輸出壓力可通過改變電機(jī)后端蓋上的低壓位滑動變阻器電阻值來調(diào)整，高壓位輸出壓力則靠壓力調(diào)節(jié)腔上的調(diào)壓螺塞進(jìn)行調(diào)整。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通過一組碳刷供電。

電機(jī)轉(zhuǎn)子上下各有一個(gè)軸承，下部軸承緊靠電機(jī)體下部余油腔。電機(jī)為非密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)余油腔積油較多時(shí)，積存的燃油可能會滲入電機(jī)體，造成轉(zhuǎn)子下部軸承被燃油浸泡。

2? ? 電動燃油增壓泵密封性檢查

2.1? ? 密封性能差異

SR20型飛機(jī)電動燃油增壓泵電機(jī)與供油泵體之間通過壓盤上的O型密封膠圈和軸封來實(shí)現(xiàn)供油泵體的密封。電機(jī)與供油泵體之間還有一個(gè)積油空腔，電動燃油增壓泵的密封失效時(shí)，滲漏的燃油會通過積油空腔經(jīng)余油管排出。

如果電動燃油增壓泵的密封膠圈或軸封膠圈出現(xiàn)問題，如老化、破損，會導(dǎo)致電動燃油增壓泵的密封性失效[1]，還可能造成電動燃油增壓泵電機(jī)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電動燃油增壓泵不工作或供油壓力不足。

電動燃油增壓泵的密封失效，當(dāng)飛機(jī)處于停放狀態(tài)時(shí)，因電動燃油增壓泵安裝位置高于油箱，泵體和余油管均無燃油滲漏現(xiàn)象;當(dāng)電動燃油增壓泵工作時(shí)，因電動燃油增壓泵電機(jī)驅(qū)動供油泵體部分進(jìn)行供油，泵體燃油壓力升高，燃油通過電機(jī)與供油泵體部分接合處和余油管滲出;當(dāng)電動燃油增壓泵不工作且發(fā)動機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)動機(jī)驅(qū)動泵抽油，電動燃油增壓泵處于負(fù)壓狀態(tài)，外界空氣通過密封失效處進(jìn)入油路，造成發(fā)動機(jī)工作不穩(wěn)定[2]。

經(jīng)上述分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)處于停放狀態(tài)時(shí)，維護(hù)人員無法通過目視檢查發(fā)現(xiàn)電動燃油增壓泵滲漏故障;當(dāng)電動燃油增壓泵工作時(shí)，通過目視檢查判斷電動燃油增壓泵滲漏程度也有一定難度。

2.2? ? 一般檢查要求

依據(jù)SR20型飛機(jī)維護(hù)手冊[3]，具體電動燃油增壓泵滲漏檢查步驟為：

（1）在電動燃油增壓泵余油排油管出口放置接油杯;

（2）將油門桿拉至慢車位;

（3）將混合比桿拉至關(guān)斷位;

（4）將電瓶1開關(guān)置開位;

（5）將電動燃油增壓泵開關(guān)置PRIME位并至少保持20 s;

（6）將電瓶1開關(guān)置關(guān)位;

（7）確認(rèn)電動燃油增壓泵余油排油管應(yīng)無燃油滲漏;

（8）若電動燃油增壓泵余油排油管有燃油滲出，需更換電動燃油增壓泵。

此方式僅限于檢查電動燃油增壓泵工作時(shí)的滲漏情況，對于發(fā)動機(jī)工作且未使用電動燃油增壓泵時(shí)，電動燃油增壓泵處于負(fù)壓狀態(tài)的滲漏進(jìn)氣情況是無法直接檢查的。

3? ? 電動燃油增壓泵密封性檢查改進(jìn)

電動燃油增壓泵密封性測試改進(jìn)方式總體思路是通過模擬發(fā)動機(jī)驅(qū)動泵工作時(shí)電動燃油增壓泵供油腔和出口管路處于負(fù)壓（真空）狀態(tài)，引入負(fù)壓壓力表，檢查該負(fù)壓（真空）是否能保持，以確定電動燃油增壓泵密封性。

目前SR20型飛機(jī)、發(fā)動機(jī)以及電動燃油增壓泵廠家DUKES公司均未提供電動燃油增壓泵（件號：5217-00-3）的相關(guān)負(fù)壓參數(shù)，故發(fā)動機(jī)工作時(shí)，電動燃油增壓泵出口管路的最大負(fù)壓可采取下列方式取值：

（1）在電動燃油增壓泵與主燃油濾之間安裝一個(gè)帶有閥門的負(fù)壓表;

（2）啟動發(fā)動機(jī)之前，使用電動燃油增壓泵注油時(shí)，關(guān)閉負(fù)壓表閥門，防止燃油進(jìn)入負(fù)壓表;

（3）當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后，通過機(jī)械泵抽油，電動燃油增壓泵處于負(fù)壓狀態(tài)。此時(shí)打開負(fù)壓表閥門，負(fù)壓表指示當(dāng)前管路負(fù)壓值。

經(jīng)過電動燃油增壓泵出口管路的最大負(fù)壓值測試數(shù)據(jù)采集工作，確定了發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)，電動燃油增壓泵出口管路的最大負(fù)壓值為0.005 MPa，如表1所示。

最后確定電動燃油增壓泵密封性測試改進(jìn)后的具體方法為：

（1）脫開電動燃油增壓泵進(jìn)出口管路;

（2）使用堵頭將電動燃油增壓泵進(jìn)口密封;

（3）將抽真空設(shè)備接入電動燃油增壓泵出口接頭;

（4）使用抽氣設(shè)備進(jìn)行抽氣，將電動燃油增壓泵出口管路負(fù)壓值抽至0.01 MPa（略大于發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)的實(shí)際壓力值）;

（5）保持壓力10 min，觀察負(fù)壓表指示的電動燃油增壓泵出口管路壓力值是否有下降;

（6）如果電動燃油增壓泵出口管路負(fù)壓值降低，則負(fù)壓滲氣功能測試未通過，表明該電動燃油增壓泵有滲漏故障;

（7）如果電動燃油增壓泵出口管路負(fù)壓值保持不變，則電動燃油增壓泵通過負(fù)壓滲氣功能測試，表明該電動燃油增壓泵密封性良好。

4? ? 結(jié)語

SR20型飛機(jī)電動燃油增壓泵密封性測試方式改進(jìn)后，無須拆解電動燃油增壓泵，僅脫開電動燃油增壓泵進(jìn)出口管路即可完成測試，檢查電動燃油增壓泵密封性是否良好。該檢查方式能更加直接、明了地指示電動燃油增壓泵的密封性，有效保證電動燃油增壓泵的工作性能，確保發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定正常。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 苗蓉麗，賴忠惠，章菊華.航空非金屬材料性能測試技術(shù)（1）：橡膠與密封劑[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2] 唐慶如.活塞發(fā)動機(jī)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2007.

[3] CIRRUS.Airplane Maintenance Manual For the CIRRUS Design SR20[Z].

收稿日期：2022-03-31

作者簡介：余杰（1983—），男，重慶人，助理工程師，研究方向：民用航空機(jī)務(wù)工程維修。