西銳SR20 G6飛機EGT溫度異常故障分析與處理

徐敏

（中航通用飛機有限責(zé)任公司，廣東珠海 519000）

一、西銳SR20 G6飛機發(fā)動機供油系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)概述

西銳SR20 G6飛機配備的發(fā)動機是Lycoming IO-390-C3B6，它是一款馬力為215HP、水平對置的四缸、燃油直噴式、下部排氣方式的活塞直噴式發(fā)動機。

（一）SR20 G6飛機供油系統(tǒng)原理

SR20飛機發(fā)動機供油系統(tǒng)的特點是多噴嘴、連續(xù)型供油，它通過控制燃油流量來匹配發(fā)動機的進氣量。油門位置的移動、發(fā)動機轉(zhuǎn)速的調(diào)整，或兩者組合式的變化，都會導(dǎo)致燃油流量與發(fā)動機進氣量的匹配值改變。

其燃油的供給是通過發(fā)動機驅(qū)動的燃油泵從油箱中抽出，然后直接被輸送到了燃油伺服器，它在燃油伺服器里根據(jù)發(fā)動機和環(huán)境條件進行計量匹配（燃油伺服器與駕駛艙混合比操縱桿相連）。

燃油分配器包含一個隔膜腔和4個燃油輸出端口。當(dāng)燃油壓力達(dá)到約0.5 psi時，歧管閥允許燃油進入歧管中的四個端口。隔膜腔中的彈簧薄膜連同帶孔柱塞一起工作，柱塞通過油管路將精確的燃油分配給噴嘴。其燃油系統(tǒng)中還配備了一個電動燃油泵，用于發(fā)動機啟動和空中備份使用。

（二）SR20 G6飛機排氣系統(tǒng)原理

發(fā)動機排氣系統(tǒng)包括排氣總管、集熱器焊接件、熱交換器、尾氣管以及相關(guān)的滑動接頭、球接頭、對接接頭和緊固件。

排氣系統(tǒng)將發(fā)動機的廢氣直接從排氣口輸送到機身下方的整流罩外面。所有排氣系統(tǒng)元件均由不銹鋼、耐高溫材料制造。

發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速是接收來自RH磁電機的速度信號，歧管壓力是接收來自安裝在發(fā)動機歧管的傳感器信號，排氣溫度(EGT)是接收來自四個單獨的傳感器(每個氣缸排氣管一個)的信號，氣缸蓋溫度(CHT)是由接收來自四個單獨的傳感器(每個氣缸一個)的信號，均通過GEA71微處理器解碼傳感器信息并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇FD和MFD上顯示出來。

圖1 SR20 G6飛機的發(fā)動機參數(shù)指示原理

二、SR20 G6飛機EGT溫度偏高故障分析與處理

根據(jù)2020年度某制造公司對SR20 G6飛機的故障統(tǒng)計顯示，生產(chǎn)試飛167個架次、轉(zhuǎn)場飛行86個架次，累計投入飛機約40架、全年飛行小時數(shù)超過450小時，統(tǒng)計故障179條，僅EGT溫度偏高的故障出現(xiàn)了21次。所以，為了提高飛機的維護可靠性，降低飛機生產(chǎn)過程中的故障率，針對EGT溫度異常的故障建立了故障樹分析，如圖2所示。

圖2 SR20 G6飛機的EGT溫度異常的故障樹

（一）故障原因分析與解決方案

參照前面提及的飛機發(fā)動機供油和排氣系統(tǒng)的原理以及活塞發(fā)動機的工作特性，研究汽缸異常的原因，根據(jù)由簡到繁的維修原則進行排故思路梳理，如圖3。

圖3 EGT溫度指示異常的排故思路分析圖

1.電氣元器件故障

EGT傳感器是從每個汽缸的底部采集數(shù)據(jù)后傳輸?shù)紾EA71計算器進行處理后將數(shù)據(jù)在PFD和MFD上顯示出來。GEA71計算器安裝在MFD顯示器后面。

原因分析：（1）EGT傳感器探頭被污染或探頭損壞，導(dǎo)致傳輸?shù)紾EA71計算器的數(shù)據(jù)錯誤，GEA71分析處理輸出到PFD和MFD上的數(shù)據(jù)是錯誤的。（2）EGT傳感器探頭正常且未被污染，但它與GEA71的連接線接頭被污染或干擾，導(dǎo)致從EGT傳感器出來到GEA71計算器的數(shù)據(jù)失真，導(dǎo)致GEA71計算器處理的數(shù)據(jù)不是真實數(shù)據(jù)，從而PFD和MFD上的數(shù)據(jù)是錯誤的。（3）GEA71計算器自身故障，導(dǎo)致傳輸?shù)絇FD和MFD上的數(shù)據(jù)是錯誤的。

處理方式：（1）用肉眼無法辨認(rèn)EGT傳感器的探頭是否正常，可以直接將其更換后進行地面啟動發(fā)動機觀察EGT溫度指示故障是否排除。此處建議串換成飛機上現(xiàn)有的EGT傳感器，以免出現(xiàn)新串件的EGT傳感器自身異常的其他因數(shù)。

（2）電子線路若故障，除斷線等可肉眼觀測到外，最直接的方式是串換件測試。此處建議串換該飛機另一個汽缸的電子連接線，可以分別分析串換件前后的差別。在串換件安裝時，最好將EGT傳感器的電子插頭進行清洗，以免接頭處的污染造成了電子線路的輸出數(shù)據(jù)異常，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。

（3）GEA71是個接收和傳輸飛機機身和發(fā)動機傳感器的計算器。若它自身故障會在PFD上顯示其代碼。

總結(jié)：電器元器件故障最直接、快速的方式就是串換件定位故障，現(xiàn)在的電子元器件整體結(jié)構(gòu)性好，串換件所需的維護時間成本較低。統(tǒng)計從2020年度串換EGT傳感器定位故障的次數(shù)來看，解決了50%的故障，避免了后續(xù)復(fù)雜繁瑣的維護工作，尤其在飛行任務(wù)或外場作業(yè)時，串換電子元器件是排故的優(yōu)先項。

2.點火角度不同步

點火系統(tǒng)是由磁電機、點火線圈、火花塞和點火開關(guān)組成的。右側(cè)磁電機負(fù)責(zé)發(fā)動機右側(cè)下部和左側(cè)上部的火花塞點火，左側(cè)磁電機負(fù)責(zé)發(fā)動機右側(cè)上部和左側(cè)下部的火花塞點火。

這個故障特性與活塞發(fā)動機本身的工作原理有關(guān)。活塞發(fā)動機的工作由四個行程組成，即進氣行程、壓縮行程、做工行程和排氣行程，在這個過程中，活塞上下往復(fù)運動四個行程對應(yīng)了發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。

汽缸的點火是由磁電機勵磁高壓傳輸?shù)矫總€汽缸的火花塞，火花塞的中心電極和接地電極產(chǎn)生火花，此時配合供油系統(tǒng)將霧化的燃油噴入汽缸，所以火花塞的點火時間和燃油噴入汽缸的時間需要配合得十分默契，從而導(dǎo)致汽缸做功輸出降低或影響汽缸壽命。霧化燃油噴入的時間是固定的，所以維護工作中僅能對點火時間進行調(diào)整。

原因分析：（1）發(fā)動機外定時不一致。磁電機的外定時的含義是，在將磁電機安裝到發(fā)動機上的時候，為了使火花塞在汽缸最有力的工作位置放電點火，從而使發(fā)動機輸出的功率達(dá)到最大，即核心問題是尋找汽缸的提前點火角。缸內(nèi)混合氣燃燒有一定的速度，即火花塞跳火到氣缸內(nèi)的可燃混合氣完全燃燒時需要一定時間，但是由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速很高，在這樣短的時間內(nèi)曲軸卻可以轉(zhuǎn)過很大的角度。若恰好在活塞到達(dá)上止點時點火，混合氣開始燃燒時，活塞已經(jīng)開始向下運動，導(dǎo)致發(fā)動機的功率下降，因此需要通過提前點火保證可燃混合氣產(chǎn)生的能量能夠有效地利用，提高發(fā)動機的輸出功率。Lycoming IO-360-C3B6發(fā)動機提前點火要求為上死點前20°-25°（圖4磁電機外定時角度），而通常所說的磁電機外定時角“飄逸”就是偏離該標(biāo)準(zhǔn)值。

圖4 磁電機外定時角度

當(dāng)發(fā)動機提前點火角過大或者過小時，都會影響發(fā)動機的正常工作。點火提前角過大，熱負(fù)荷、機械負(fù)荷、噪聲和振動加劇、易爆燃，造成活塞連桿受沖擊力發(fā)生變形斷裂，或氣缸超溫?fù)p壞。同時經(jīng)過長期的進氣門故障統(tǒng)計中，發(fā)現(xiàn)過大的提前點火角容易發(fā)生進氣門燒蝕，氣門燒蝕會引起進氣門“漏氣”，影響汽缸的密閉性，最終導(dǎo)致飛機起飛過程中發(fā)動機大功率工作時不穩(wěn)，出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。磁電機提前點火角過小，氣體做功困難，油耗大，排氣聲，排氣溫度升高，功率降低。在實際航線排故過程中，當(dāng)點火角過小常出現(xiàn)燃燒不充分引起的發(fā)動機下部電嘴積鉛嚴(yán)重的情況，當(dāng)電嘴積鉛后容易導(dǎo)致點火能量不足或者不點火，發(fā)動機4個氣缸中一個缸或者多個缸電嘴積鉛積碳，會導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。但在新飛機的生產(chǎn)試飛中上述現(xiàn)象的可能性較小，我們能觀察到上述現(xiàn)象的苗頭就是汽缸的EGT溫度指示異常。

（2）磁電機內(nèi)定時不同步。磁電機內(nèi)定時是在維護手冊中明確規(guī)定了每500小時需對其進行檢查，在運行維修單位此項維護工作也是關(guān)鍵項。但對于新飛機來說，剛出廠的磁電機這項故障的可能性非常低。

總結(jié)：當(dāng)發(fā)現(xiàn)EGT溫度指示異常時，確認(rèn)與電子元器件無關(guān)后，可以對發(fā)動機進行外定時工作，對應(yīng)汽缸的火花塞進行清洗工作。

3.溫度指示異常的汽缸進油量不正常

供油的多少和供油的時間也會對EGT溫度造成一定的影響。SR20 G6飛機的供油原理已在前面描述了，且每個汽缸的供油時間是由磁電機點火角度和發(fā)動機本身的固有特性確定的，現(xiàn)能快速處理的就是判斷供油量的多少。

原因分析：從前面的供油原理圖中看出，發(fā)動機區(qū)域的供油部件主要有燃油伺服閥、燃油分配器、燃油電動泵、燃油管路和燃油噴嘴。燃油噴嘴是燃油進入汽缸前的最后一個零件，可以將所有的燃油噴嘴與汽缸斷開，在每個燃油噴嘴下放置一個容器，然后給飛機通電，用燃油電動泵泵油。（此步驟需在有安全警戒的前提下進行，以防次生災(zāi)害）計時操作，在規(guī)定的時間內(nèi)，記錄每個燃油噴嘴輸出的燃油。若發(fā)現(xiàn)某一燃油噴嘴輸出的燃油量明顯與其他的不一致。首先考慮清洗燃油噴嘴和燃油分配器到燃油噴嘴的燃油管路。清洗后，再次計時泵油查看燃油噴嘴的輸出量。若燃油噴嘴的輸出量未有改善，則考慮燃油分配器的問題，可以串件檢查。

總結(jié)：當(dāng)發(fā)現(xiàn)EGT溫度指示異常時，排除前述排故步驟未見明顯轉(zhuǎn)好趨勢，從燃油供油量入手檢查。

4.汽缸故障

發(fā)動機汽缸故障不會僅表現(xiàn)在EGT獨立的現(xiàn)象，會伴隨著滑油溫度、滑油壓力、CHT溫度等其他現(xiàn)象。

（二）故障處理的總結(jié)

為了驗證以上述判斷，結(jié)合現(xiàn)場排故經(jīng)驗，根據(jù)排除法逐一制訂方案進行EGT溫度異常故障，進行任何方案時必須嚴(yán)格按照西銳SR2X型飛機維護手冊要求進行操作，仔細(xì)查找原理圖，每次工作完必須嚴(yán)格按照飛行員操作手冊進行地面試車驗證。

三、結(jié)束語

EGT溫度是判斷汽缸工作的重要參數(shù)，而汽缸工作的安全性和可靠性直接影響飛機的飛行安全。本文通過對西銳SR20 G6發(fā)動機EGT溫度異常故障原理分析，基于其故障現(xiàn)象，相關(guān)排故思路和方法可以引申到類似故障排故，梳理系統(tǒng)工作原理，簡化排故思路，提高排故效率。