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任公司，廣東珠海 519000）

一、西銳SR20 G6飛機發動機供油系統和排氣系統概述

西銳SR20 G6飛機配備的發動機是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動機。

（一）SR20 G6飛機供油系統原理

SR20飛機發動機供油系統的特點是多噴嘴、連續型供油，它通過控制燃油流量來匹配發動機的進氣量。油門位置的移動、發動機轉速的調整，或兩者組合式的變化，都會導致燃油流量與發動機進氣量的匹配值改變。

其燃油的供給是通過發動機驅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發動機和環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。當燃油壓力達到約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。其燃油系統中還配備了一個電動燃油泵，用于發動機啟動和空中備份使用。

（二）SR20 G6飛機排氣系統原理

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

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

發動機曲軸轉速是接收來自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據傳輸到PFD和MFD上顯示出來。

圖1 SR20 G6飛機的發動機參數指示原理

二、SR20 G6飛機EGT溫度偏高故障分析與處理

根據2020年度某制造公司對SR20 G6飛機的故障統計顯示，生產試飛167個架次、轉場飛行86個架次，累計投入飛機約40架、全年飛行小時數超過450小時，統計故障179條，僅EGT溫度偏高的故障出現了21次。所以，為了提高飛機的維護可靠性，降低飛機生產過程中的故障率，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動機供油和排氣系統的原理以及活塞發動機的工作特性，研究汽缸異常的原因，根據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據后傳輸到GEA71計算器進行處理后將數據在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，導致傳輸到GEA71計算器的數據錯誤，GEA71分析處理輸出到PFD和MFD上的數據是錯誤的。（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，導致從EGT傳感器出來到GEA71計算器的數據失真，導致GEA71計算器處理的數據不是真實數據，從而PFD和MFD上的數據是錯誤的。（3）GEA71計算器自身故障，導致傳輸到PFD和MFD上的數據是錯誤的。

處理方式：（1）用肉眼無法辨認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有的EGT傳感器，以免出現新串件的EGT傳感器自身異常的其他因數。

（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據異常，從而導致數據失真。

（3）GEA71是個接收和傳輸飛機機身和發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：電器元器件故障最直接、快速的方式就是串換件定位故障，現在的電子元器件整體結構性好，串換件所需的維護時間成本較低。統計從2020年度串換EGT傳感器定位故障的次數來看，解決了50%的故障，避免了后續復雜繁瑣的維護工作，尤其在飛行任務或外場作業時，串換電子元器件是排故的優先項。

2.點火角度不同步

點火系統是由磁電機、點火線圈、火花塞和點火開關組成的。右側磁電機負責發動機右側下部和左側上部的火花塞點火，左側磁電機負責發動機右側上部和左側下部的火花塞點火。

這個故障特性與活塞發動機本身的工作原理有關?；钊l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，活塞上下往復運動四個行程對應了發動機曲軸旋轉兩周。

汽缸的點火是由磁電機勵磁高壓傳輸到每個汽缸的火花塞，火花塞的中心電極和接地電極產生火花，此時配合供油系統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整。

原因分析：（1）發動機外定時不一致。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，從而使發動機輸出的功率達到最大，即核心問題是尋找汽缸的提前點火角。缸內混合氣燃燒有一定的速度，即火花塞跳火到氣缸內的可燃混合氣完全燃燒時需要一定時間，但是由于發動機的轉速很高，在這樣短的時間內曲軸卻可以轉過很大的角度。若恰好在活塞到達上止點時點火，混合氣開始燃燒時，活塞已經開始向下運動，導致發動機的功率下降，因此需要通過提前點火保證可燃混合氣產生的能量能夠有效地利用，提高發動機的輸出功率。Lycoming IO-360-C3B6發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”就是偏離該標準值。

圖4 磁電機外定時角度

當發動機提前點火角過大或者過小時，都會影響發動機的正常工作。點火提前角過大，熱負荷、機械負荷、噪聲和振動加劇、易爆燃，造成活塞連桿受沖擊力發生變形斷裂，或氣缸超溫損壞。同時經過長期的進氣門故障統計中，發現過大的提前點火角容易發生進氣門燒蝕，氣門燒蝕會引起進氣門“漏氣”，影響汽缸的密閉性，最終導致飛機起飛過程中發動機大功率工作時不穩，出現抖動現象。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，當點火角過小常出現燃燒不充分引起的發動機下部電嘴積鉛嚴重的情況，當電嘴積鉛后容易導致點火能量不足或者不點火，發動機4個氣缸中一個缸或者多個缸電嘴積鉛積碳，會導致發動機出現抖動現象。但在新飛機的生產試飛中上述現象的可能性較小，我們能觀察到上述現象的苗頭就是汽缸的EGT溫度指示異常。

（2）磁電機內定時不同步。磁電機內定時是在維護手冊中明確規定了每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：當發現EGT溫度指示異常時，確認與電子元器件無關后，可以對發動機進行外定時工作，對應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動機本身的固有特性確定的，現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，發動機區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，以防次生災害）計時操作，在規定的時間內，記錄每個燃油噴嘴輸出的燃油。若發現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：當發現EGT溫度指示異常時，排除前述排故步驟未見明顯轉好趨勢，從燃油供油量入手檢查。

4.汽缸故障

發動機汽缸故障不會僅表現在EGT獨立的現象，會伴隨著滑油溫度、滑油壓力、CHT溫度等其他現象。

（二）故障處理的總結

為了驗證以上述判斷，結合現場排故經驗，根據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格按照西銳SR2X型飛機維護手冊要求進行操作，仔細查找原理圖，每次工作完必須嚴格按照飛行員操作手冊進行地面試車驗證。

三、結束語

EGT溫度是判斷汽缸工作的重要參數，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發動機EGT溫度異常故障原理分析，基于其故障現象，相關排故思路和方法可以引申到類似故障排故，梳理系統工作原理，簡化排故思路，提高排故效率。