| 标题 | 某型发动机加力接通延迟故障与分析 |
| 范文 | 韦周庆++魏霞++任志远++荆赤宇 摘 要：某型航空发动机在台架试车过程中多次出现加力接通延迟故障，本文主要介绍了该发动机加力燃油系统、喷口控制系统和加力接通电气控制系统的功能，重点描述加力接通过程的工作原理。根据其工作原理分析了产生该故障的可能原因，在此基础上对控制加力接通的电气系统进行了有针对性地分析，查找并排除了该故障。 关键词：航空发动机；加力接通；故障与分析；离子电流；离子火焰探测器 中图分类号：V231 文献标识码：A 0.引言 某型发动机为双转子加力式涡轮风扇发动机，在厂内台架试车过程接通加力过程中多次出现接通延迟现象，为排除该故障，对加力系统的组成和工作原理进行系统分析，最终确定离子火焰探测器附件故障是导致此现象的根本原因，更换离子火焰探测器后该故障得以排除。 1.故障描述 某型发动机在台架试车过程中，上推油门杆至全加力状态，加力可正常接通，但加力接通时间比正常发动机明显偏长，加力信号灯可正常点亮，多次推上均出现类似故障，检查系统线路未发现异常。 2.加力系统组成及原理 某型发动机采用模拟电子与液压机械相结合的调节系统，最大状态和加力状态，由综合电子调节器的n1、n2、T4三个调节通道采取低选形式控制，当发动机的n1、n2、T4中某一值首先达到综合电子调节器限制值，则由该通道保持限制值不变，其他参数的变化取决于发动机的气动联系；当综合电子调节器出现故障时，发动机改为主泵调节器的机械液压控制。加力系统主要分为加力燃油系统、加力点火系统、喷口控制系统。 加力燃油系统功能是向加力燃烧室供给燃油，并自动调节供油量以保证加力燃烧室稳定工作，为开环控制系统。其主要附件有：加力燃油泵、喷口加力调节器、加力燃油分布器、加力燃油总管及喷嘴。 加力点火系统由加力点火装置、加力点火电缆、加力点火电嘴和离子火焰探测器组成。 喷口调节系统功能是自动调节尾喷口直径以调节加力燃烧室内气压，保证加力接通后发动机稳定工作。该系统为闭环控制系统，主要附件为喷口加力调节器、喷口油源泵、喷口油源泵控制附件。 4.加力接通过程 当发动机需要接通加力时，按综合电子调节器的指令，加力点火控制盒将飞机电源系统的115V 交流电源加到加力点火装置上。加力点火装置内的储能电容器进行电荷积累，电容器经电嘴电极间隙瞬时放电。地面和空中接通加力时，加力点火电嘴上的电火花点燃加力燃烧室中油气混合气。当加力点火成功时，离子火焰探测器感受发动机加力燃烧室火焰信号，送给综合电子调节器，加力灯亮；如离子火焰探测器未感受到发动机加力燃烧室火焰信号，加力灯以每秒5次闪烁。 5.故障原因分析 通过对加力系统的组成及原理分析，初步可以判断为加力系统附件出现故障，因此首先通过更换附件的方法进行排故，在台架上依次更换了加力点火装置及加力点火电嘴，再次试车故障再现，未能排除该故障。继续更换加力系统相关附件，当更换内涵离子火焰探测器后，该故障得以排除，加力接通时间正常。 通过复查试车过程数据，加力系统各项数据与正常发动机对比，除内涵离子电流值外，其他均处于正常范围，且更换离子火焰探测器后故障排除，因此定位在离子火焰探测器故障。由于离子火焰探测器未能及时探测到加力火焰，导致出现加力接通延迟故障。 离子火焰探测器安装在发动机加力燃烧室壳体上，火探器的探管深入加力燃烧室流道内，火探器安装座与发动机壳体相接相当于负极，火探器的探管相当于正极。当加力点火成功时，燃烧的油气分离出正、负离子，负离子流向火探器探管，正离子流向发动机壳体（壳体接地），燃烧越剧烈形成的离子流越强。当火探器感受到的电离电流值达到40uA时，切断喷口加力调节器上的脉冲生成器计量活门及最小燃油流量电磁阀和加至加力点火控制盒的指令，发送加力信号，此后，加力燃烧室中的供油按发动机油门杆时位置实现；当向加力点火控制盒发送指令过程中火探器电离电流值达不到40uA时，发送加力灯闪烁信号。 地面和空中接通加力时，加力点火电嘴上的电火花点燃加力燃烧室中油气混合气，火探器感受加力燃烧室火焰信号，送给综合电子调节器。电离电流值是加力接通流程中的一个反馈信号，用来表征发动机接通加力与否。当火探器感受的电离电流值达到协动电流值时，加力灯亮，加力点火成功；当火探器电离电流值达不到协动电流值时，发送加力灯闪烁信号，表明加力未接通。 离子火焰探测器设计标准规定：加力燃烧室不工作时，传感器电路中电离电流≯25μA；加力燃烧室工作时，传感器电路中电离电流≮100μA，传感器电路的协动电流≥40±6μA。对内涵火探器电流值要求如下：检查全加力稳定工作状态下内涵火探器电流值，若电流值小于150μA，则进行调整增加加力供油量。如加力供油量合格且已达上限，再无调整余量，则更换火探器，确保交付发动机加力内涵火探器电流值大于150μA。 某型发动机的加力燃烧室为混合进气形式，通过波瓣混合器实现内、外涵气流的掺混，经过加力燃烧室后形成条带式的温度场，分析认为混合器波瓣尺寸不均匀，会影响内外涵气流的掺混质量，最终影响加力燃烧室的温度场分布。 当加力燃烧室点火成功时，燃烧的油气分离出正、负离子，负离子流向火探器探管，正离子流向发动机壳体（壳体接地），燃烧越剧烈形成的离子流越强。离子火焰探测器的空间安装位置是在大量的试验基础上的确定的，这要求加力燃烧室在装配时，符合设计图纸要求，保证发动机在工作时加力燃烧室的温度场在设计要求范围，保证离子火焰探测器周围有足够的离子流。 发动机工作时加力燃烧室温度场因加力部件制造、装配的公差而存在差异，不同发动机装配同一加力燃烧室产生的温度场分布也不尽相同，在离子火焰探测器装配处的火焰温度、焰峰位置也不相同，离子火焰探测器产生的电流值也就不同，因此可能存在离子火焰探测器附近局部温度场偏离设计要求的情况。 将换下的离子火焰探测器进行绝缘电阻及导通性检查，未发现异常，对离子火焰探测器进行外形尺寸检查，发现该离子火焰探测器尺寸超差较大，通过更換尺寸合格的离子火焰探测器，该故障得以排除。 对厂内其他离子火焰探测器相关尺寸进行测量，将不合格的离子火焰探测器返回承制厂进行排故。发生此故障后如多次更换离子火焰探测器仍未能排除故障，说明该加力燃烧室部件分布与主机流场叠加后出现温度场局部偏离的情况，通过更换加力燃烧室组件使其与主机流场重新匹配，可以改变加力燃烧室温度场的分布。 结论 某型发动机台架试车过程中出现的加力接通延迟故障为离子火焰探测器未能及时探测出加力火焰所致，离子火焰探测器未及时探测加力火焰的原因为该离子火焰探测器外形尺寸超差，通过控制离子火焰探测器外形尺寸及其装配后在加力燃烧室内的位置尺寸，一般均可排除加力接通延迟故障，若多次更换离子火焰探测器均未排除此故障，可通过更换加力燃烧室的方法进行排故。 参考文献 [1]王立志，张香华.某型发动机加力控制系统故障与分析[J].中国新技术新产品，2016，10（下）：96-97. [2]杜毅洁，马明明，姚尚宏.某型发动机加力接通故障分析[J].工程与试验，2013（6）：30-31. [3]廉筱纯，吴虎.航空发动机原理[M].西安：西北工业大学出版社， 2005. |
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