MA60涡桨飞机螺旋桨加温系统改进研究

    

    摘 要：MA60（新舟60）型飞机螺旋桨加温除冰系统是飞机的主要系统之一，部分MA60飞机在外场出现螺旋桨烧蚀问题而引发的飞机停场、更换桨叶给航空公司带来了巨大的经济损失。因此，迫切需要以螺旋桨加温应用研究为基础，通过其电气元件的安装分布、电气构成进行原理分析，探索建立更可靠、更稳定的MA60型飞机螺旋桨加温除冰系统思路，并对改进思路进行可行性论证。

    关键词：涡桨飞机；螺旋桨；加温除冰

    螺旋桨是飞机动力系统的重要组成部件，桨叶在高速旋转时产生两个力，一个是牵拉桨叶向前的空气动力，一个是由桨叶扭角向后推动空气产生的反作用力，在两种力的共同作用下推动飞机飞行。MA60涡桨飞机上采用的加温系统属于飞机除冰系统的一部分，在飞行过程中，飞行员可根据飞行区域的结冰警告程度选择使用，本文结合飞行中发生的故障案例分析，对该系统的工作原理及改进防差错思路进行叙述。

    1 螺旋桨加温系统概述

    MA60 型飞机上安装的防冰系统，是保证飞机在整个飞行过程中遇到严重结冰情况时能够除冰，或者预感到飞机将要进入结冰区域时，提前使防冰系统进入工作状态，防止不允许结冰的部位结冰，以确保飞机的飞行安全。

    当飞机飞入结冰区时，使用螺旋桨加温系统可以防止螺旋桨结冰，系统与发动机滑油压力开关和起落架触地开关联锁，只有当发动机滑油压力高于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）时，并且当起落架离地时才允许加温。通过给螺旋桨桨叶前缘进行电加温除冰，保证螺旋桨的正常运转，保持发动机的动力。螺旋桨加温系统示意如图1所示。

    2 桨叶烧蚀故障概述

    2.1 故障现象

    2016年10月11日，一架MA60飞机在进行航后检查时发现右螺旋桨1#桨叶发生烧蚀现象，桨叶烧蚀尺寸为最长76 mm，最宽23 mm，最深4.2 mm，已超出维修手册范围，需更换新桨叶。

    2.2 故障分析

    飞机从候机楼到停机坪约800 m距离，因没有牵引车所以机组采用单发滑行方式将飞机滑至停機坪，经对飞行机组、跟飞机务多方了解，判断为飞行机组误操作导致桨叶烧蚀。产生故障原因应为航前对螺旋桨除冰系统进行检查完毕后没有将检查开关置“OFF”位，飞机执行完成航班后进行飞机单飞滑行至停机坪时未将定时器开关置于“OFF”位，造成飞机在地面滑行时进行除冰加温，因为滑行发螺旋桨快速旋转没有损伤，但静止发的桨叶出现大面积的烧蚀现象。为防止此类现象的发生，可对飞行机组人员进行培训、提醒，从人为因素上减少此类误操作的发生；也可研究此系统的工作原理，在线路上实施改进，增加防差错线路。

    3 螺旋桨除冰系统工作原理

    控制面板上1号定时器与2号定时器互为备份，任一定时器故障后操作定时器选择开关，转为另一定时器工作方式。以定时器1为例进行左螺旋桨电热除冰原理阐述。

    3.1 除冰控制工作电路

    定时器选择开关置于“定时器1”，当飞机机轮离时起落架上的微动开关接通且当发动机滑油压力高于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）时，左、右发滑油压力开关的触点接通，加温选择开关置于“轻微结冰”。正电从左直流断路器板的正常汇流条→断路器→左发滑油压力开关的插孔→左发滑油压力开关的插孔→左发滑油联锁继电器的触点→工作线圈→触点→地。左发滑油联锁继电器工作，正电从左直流断路器板的正常汇流条→断路器中继电器序号→定时器选择开关的触点→定时器选择开关的触点→加温选择开关的触点→加温选择开关的触点→定时器1→二极管的正极→二极管的负极→定时器A →定时器的B →地。

    正电从定时器1→左发滑油联锁继电器→左滑油联锁继电器→指示灯2→指示灯1点→地（1），左螺旋桨指示灯燃亮。正电从定时器1→左发滑油联锁继电器→左发滑油联锁继电器→接触器1→接触器2→地，接触器工作。加温正电115 CV从变频交流断路器板上的A相汇流条→断路器→接触器的触点B1→接触器的触点B2→左发加温组件的C孔→左发加温组件的B孔→地，左发2，4号桨叶加温。10 s后定时器1的C孔的信号消失，左加温指示灯熄灭，即左发2，4号桨叶停止加温，60 s后重复（1）。左发1，3 号桨叶，加温右发1，3和2，4 号桨叶加温原理类似。

    3.2 螺旋桨除冰检查（以定时器1为例）

    定时器选择开关置于“定时器1”当发动机滑油压力高于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）时，左、右发滑油压力开关的触点接通。按下加温检查开关。正电从左直流断路器板的正常汇流条→断路器→加温检查开关→定时器选择开关。其余检查与除冰控制工作电路（1）相同。

    3.3 警告（以左发为例）

    当发动机滑油压力低于（0.276±0.041 4）MPa（40±6 psig）时，左发滑油压力开关的触点接通，正电从左直流断路器板的正常汇流条→左发滑油压力开关的触点→左发滑油压力开关的触点，集中告警灯盒上“左滑压低”灯亮。

    4 螺旋桨除冰系统防差错思路

    4.1 防差错可行方法

    从螺旋桨除冰系统的工作原理以及外场发生的案例可以看出，其系统本身以及机组误操作均有可能导致桨叶烧蚀，因此我们迫切需要以螺旋桨加温应用研究为基础，通过其电气元件的安装分布、电气构成进行原理分析，以工程实际应用为出发点，探索寻求避免误操作导致严重后果的防差错可行方法，根据螺旋桨除冰原理和飞行特性可知：

    （1）飞机在地面单发滑行时，由于起落架上微动开关未接通，因此正常情况螺旋桨不能进行地面加热，但使用地面检查开关，可越过限制条件使其螺旋桨除冰控制电路工作来地面检查螺旋桨除冰系统。

    （2）飞机在飞行过程中螺旋桨加热时，功率杆处在飞行慢车以上位置。

    （3）飛机在飞行过程中除冰依靠选择定时器来接通螺旋桨除冰系统，定时器选择开关为3位开关，开关3个位置分别为定时器1，OFF，定时器2，在日常飞行中发现由于机组人员误操作，可能在地面检查时忘关闭“检查”开关，如果单发滑行时错误的定时器开关不在中立位，就可能导致桨叶烧蚀故障，现在将功率杆微动开关“XK3/XK4”引入，给螺旋桨除冰系统增加限制条件，这样便可防止误操作而烧蚀桨叶。

    4.2 改进效果

    （1）改进后的涡桨MA60型螺旋桨除冰系统在正常飞行工作时与原MA60型飞机螺旋桨除冰系统操作和显示完成一致。

    （2）地面检查通电时，需将发动机功率杆推至地面慢车以上位置，即微动开关XK3（左发）或XK4（右发）常闭微动开关不触发电路就实现同路，其他与之前一致。

    （3）在防差错方面，即使飞行员在地面单发牵引飞机时出现了将“检查”开关或“定时器”开关的误操作，工作侧的发动机功率杆在地面慢车以上位置则螺旋桨加温工作，不工作侧发动机即使出现上述的机组误操作也因功率杆不在地面慢车以上位置而使不工作侧螺旋桨加温系统不会工作，也就可避免不工作侧桨叶烧蚀再次出现故障。

    5 结语

    通过以上螺旋桨加温除冰系统桨叶烧蚀而引发对系统原理的改进愿望，对螺旋桨除冰系统故障的分析和排除，进一步对除冰系统工作原理有了更深的认识和理解。通过故障总结与反思，已经开始对现有系统进行尝试改进，目前只是在理论上的可行性进行论证，此理论尚需经多方努力和多次改进完善、试验后得以验证。

    作者简介：蒋鹏（1975— ），男，四川蓬溪。

    Abstract： The MA60 aircraft propeller heating deicing system is one of the main part of the system of the aircraft. Some of the MA60 aircraft caused problems of aircraft stopped caused by the propeller ablation， the replacement of the paddle has brought huge economic loss to the airlines. Therefore， it is urgent to use heating propeller research as the foundation， through the installation and distribution of electrical components， to explore the idea of establishing a more reliable and stable MA60 aircraft propeller heating deicing system， and to improve the idea of the feasibility study.

    Key words： turboprop aircraft； propeller； heating deicing