某型航空發(fā)動機啟動轉(zhuǎn)速低故障分析與排除

■ 楊海宇 王慧敏/中國人民解放軍第四七二三工廠

1 故障描述

某型發(fā)動機在廠內(nèi)試車時發(fā)生啟動轉(zhuǎn)速低故障，具體現(xiàn)象為：發(fā)動機啟動時，油門手柄放在慢車位，發(fā)動機轉(zhuǎn)速一直低于30%，將油門桿推過慢車域后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到了慢車轉(zhuǎn)速要求。按照發(fā)動機設(shè)計要求，慢車狀態(tài)下低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)該達到（33.5±0.5）%。因發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于設(shè)計要求，導(dǎo)致發(fā)動機無法在慢車狀態(tài)下穩(wěn)定工作。

2 啟動燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

發(fā)動機在啟動狀態(tài)，主要是通過燃油急降電磁活門、自動啟動器、啟動補油電磁活門幾部分調(diào)節(jié)，如圖1所示。

圖1 工作原理圖

按下啟動按鈕1.6s后，燃油急降電磁鐵線圈通電，活動鐵芯推動活門左移，使等壓差活門左移，斜盤角度減到最小。同時，等壓差活門的回油槽接通低壓腔，使供油量減小至接近零。16.6s后線圈斷電，活門關(guān)閉，供油量增加。

在啟動16.6s后，為了啟動迅速，補油電磁活門開始工作。補油電磁活門通電，打開補油路，油門開關(guān)前的部分燃油經(jīng)過補油電磁活門通過補油路進入輔助燃油總管，使啟動供油量增加。

發(fā)動機啟動時，因燃油急降電磁活門工作，油泵供油量很小，分配器前油壓很小，啟動回油活門在調(diào)準(zhǔn)彈簧力作用下關(guān)閉。16.6s后，燃油急降電磁活門停止工作，斜盤角度增大，供油量增大。為避免因供油量迅速增大而引起熱懸掛，此時啟動自動器開始工作。作用在啟動自動器活門左邊的油壓力增大，由于轉(zhuǎn)速尚小，壓氣機后氣壓較小，作用在薄膜右室的氣壓較小，“開門力”大于“關(guān)門力”，啟動回油活門被打開，溝通油門開關(guān)后至油泵進口的油路，將多余的一部分燃油放回油泵進口，減少燃燒室的供油量。

隨著轉(zhuǎn)速的增大，分配器前油壓上升較快，而薄膜右室氣壓P2上升較慢，活門不斷開大，回油量增多，使供油量緩慢增加。當(dāng)n2轉(zhuǎn)速上升至約12%后，等壓差活門開始工作，保持油泵供油量不變，分配器前油壓基本不變；但薄膜右室氣壓P2隨轉(zhuǎn)速增大而增大，“關(guān)門力”大于“開門力”，活門逐漸關(guān)小，回油量減小，啟動供油量逐漸增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速達到慢車狀態(tài)轉(zhuǎn)速時，活門將油路完全關(guān)閉，啟動自動器停止工作。

3 故障原因分析及排除

發(fā)動機啟動過程中，控制系統(tǒng)的附件主要有啟動燃油電磁活門、啟動點火裝置、主燃油泵調(diào)節(jié)器。根據(jù)發(fā)動機的狀態(tài)，發(fā)動機已成功啟動，只是在啟動后供油量不足導(dǎo)致轉(zhuǎn)速達不到慢車轉(zhuǎn)速，據(jù)此分析，應(yīng)該是啟動的中后期出現(xiàn)問題，因此可以排除啟動電磁活門故障的可能。

啟動的中后期，主燃油泵調(diào)節(jié)器中燃油急降電磁活門已經(jīng)關(guān)閉，退出工作，此時主要由補油電磁活門、自動啟動器來調(diào)整供油系統(tǒng)的供油量。將主燃油泵調(diào)節(jié)器、啟動補油電磁活門從發(fā)動機上拆下，對啟動燃油系統(tǒng)的相關(guān)零組件進行檢查。

3.1 啟動補油電磁活門

首先考慮是否為啟動補油電磁活門出現(xiàn)問題，導(dǎo)致補油量不足引發(fā)該故障。對啟動補油電磁活門進行復(fù)試，結(jié)果見表1。

表1 啟動補油電磁活門的復(fù)試參數(shù)

復(fù)試結(jié)果合格，證明補油電磁活門工作正常，補油路正常。

3.2 自動啟動器

分解主燃油泵調(diào)節(jié)器自動啟動器，對活門、油嘴進行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常；對薄膜進行氣密性試驗，密封性良好；對彈簧進行剛性檢查，彈簧剛性合格（見表2）。

表2 彈簧剛性檢查表

將主泵復(fù)裝后重新進行性能試驗，無異常。將主燃油泵調(diào)節(jié)器重新配裝發(fā)動機進行試車，故障依舊。

3.3 P2氣壓

在確認主泵性能正常后，就應(yīng)考慮影響主泵工作的外界因素。從啟動到慢車狀態(tài)過程中，P2供氣是影響主泵性能的主要外部條件。主泵在附件車間試驗時，自動啟動器中的P2是外部給定的，無法模擬試車臺的P2氣壓。如果試車過程中的P2供氣不足，就會形成“關(guān)門力”小于“開門力”的狀態(tài)，自動啟動器一直回油，從而導(dǎo)致啟動供油量不足。

3.4 故障排除

用手感受發(fā)動機上通往主燃油泵調(diào)節(jié)器的P2空氣導(dǎo)管，有氣流吹出。分解檢查，發(fā)現(xiàn)氣濾有堵塞。從分解檢查的結(jié)果來看，P2空氣導(dǎo)管氣濾堵塞是造成該故障的主要原因。

將油門桿推過慢車域時，供油量增加，此時總的供油量減去自動啟動器的泄油量后的供油量達到了慢車狀態(tài)的供油量，發(fā)動機也就達到了慢車狀態(tài)。這也解釋了發(fā)動機在推過慢車域時可以達到慢車狀態(tài)的原因。

4 結(jié)論

將P2空氣導(dǎo)管氣濾清洗并用壓縮空氣吹干后，重新試車，故障排除。最終的試驗證明，P2供氣不足是導(dǎo)致此次故障的主要原因。

在后續(xù)的維護中應(yīng)定期檢查發(fā)動機上通往主燃油泵調(diào)節(jié)器的P2空氣導(dǎo)管，不能只是簡單地確定P2空氣導(dǎo)管中有無氣流，如果導(dǎo)管有部分堵塞，也會引起供起量減少而引發(fā)此類故障。