Cessna 172R飞机油门慢车位停车现象浅析

2015-11-16张宇庆

中国科技信息 2015年1期

关键词：慢车风门进气道

张宇庆

张宇庆

中国民航飞行学院广汉分院机务工程部

张宇庆（1987-）男，四川省广汉市人，工作单位：中国民航飞行学院广汉分院机务工程部，职务：机型工程师，研究方向：应用理论研究。

Cessna 172R飞机在训练过程中出现过几起在地面油门慢车位停车的现象，飞行人员对现象描述存在一个共性：在油门杆已经收到慢车位之后，飞行人员有继续向后拉油门杆的动作。对此推断持续拉油门杆可能造成出现的发动机停车的现象，本文主要通过介绍对Cessna 172R飞机进行测试，并通过测试的结果进行分析，得出结论，希望对飞行人员和机务维护人员有所帮助。

初步分析

根据Cessna172R慢车位拉杆导致停车的现象，经过初步分析认为可能存在两个方面的影响因素：一是燃调慢车调节机构部附件状况，二是飞行人员的操作。

燃调慢车调节机构及工作原理

Cessna172R飞机发动机使用的燃调为Precision Airmotive Corporation公司生产的RSA-5AD1型直喷式燃调。

1.RSA-5AD1型燃调的慢车调节机构主要由以下零部件组成。

1）风门机构（风门、风门轴）：主要作用控制发动机进气量；

2）风门摇臂：通过油门杆钢索操纵风门摇臂打开风门；

3）慢车转速螺钉：控制风门摇臂止挡位置，调节慢车转速；

4）互连杆机构：主要调节慢车供油活门位置调节发动机慢车混合比；

5）慢车供油活门组件：控制慢车位燃调供油量。

2.慢车转速调节

Cessna172R飞机慢车转速应为700～750转RPM，当需要调节时，顺时针转动螺钉，风门最小开度增加，转速增加；反时针转动调节螺钉，风门最小开度减小，转速减小。

3.慢车混合比调节

影响慢车混合比的主要附件为互连杆机构和慢车供油活门组件。

互连杆机构主要由上、下U型夹和中间调节螺栓构成，并用定位销钉固定在两端，上端连接风门控制组件，下端连接慢车活门控制组件；2个定位销中间挂接了一根定位弹簧，作用是防止调节螺钉由于发动机的振动导致螺钉自由转动，造成贫富油混乱；调节螺栓上端为细螺纹，下端为粗螺纹。

慢车控制活门组件包括慢车供油活门和慢车供油控制活门。慢车供油活门在其它转速状态下都是处于关闭状态，只有在油门杆处于慢车位时才从出油孔供入燃油；慢车供油控制活门贴于慢车供油活门上，而慢车供油控制活门开度大小受互连杆长度影响，顺时针转动调节螺栓，互连杆长度增加，活门旋转使出油孔开度增大，供油量增加，混合气变富油，反之，则变贫油。

互连杆调节螺栓调节一个齿变化量约为20RPM，混合比转速变化量最合适的范围是增加10～50RPM。

油门慢车位停车测试情况分析

将部分飞机慢车转速和混合比都调节至规定范围内，待慢车转速稳定后，将油门杆缓慢向后拉并保持5～10秒，测试是否停车。

从停车的飞机中筛选了3架燃调使用时间较长的飞机进行测试。

1.样机一

测试内容1：贫富油的影响

1）初始状态记录：慢车转速710RPM，混合比转速增加30RPM，拉杆发动机停车。

2）将螺杆向富油方向调节，混合比转速增加100RPM，拉杆发动机停车。

3）发动机参数调节回初始状态，将螺杆向贫油方向调节6格，混合比转速上升0，能保持较长时间不停车，拉杆至发动机停车之间的时间相比初始状态较长；继续调贫3格，慢车转速下降到650RPM，拉杆发动机最低440RPM，不停车。

结论：慢车位拉杆停车属于过富油停车。

分析：

地面拉杆并保持时，发动机在正常状态偏富油会更容易导致停车，偏贫油反而不容易导致停车。另外，从本测试内容也可以看出，地面拉杆停车既不是因为燃油被关断，也不是因为气源被关断，而是因为混合气过富引起的，停车前排气管大量冒黑烟也印证了这一点。

富油会导致停车比较容易理解，所以不展开分析，这里只分析贫油状态，当油门杆处于慢车位时，风门开度已经很小，因燃调风门控制机构存在一定的综合间隙（风门轴、摇臂、互连杆等部附件长期磨损造成），加上定位弹簧的拉力，油门杆慢车位时风门控制摇臂实际并未完全靠于止挡位，调节混合气至贫油时，理论上混合气处于过贫油状态，但实际拉杆克服了综合间隙后，风门开度进一步减小，进气量在原来的基础上继续减少，但燃油量未减少，反而使发动机处于比较理想的混合比，从而发动机慢车稳定不停车。

测试内容2：慢车转速的影响

正常状态下，顺时针调节慢车转速螺钉使慢车转速到达850RPM，风门最小开度增大，拉杆发动机停车，但持续时间较长；逆时针调节，风门最小开度减小，拉杆发动机直接停车。

结论：正常状态下少量增加慢车转速并不能有效改变停车的状态。

分析：慢车转速调节原理是改变风门的最小开度，增加慢车进气量，但增加量不足以改变慢车拉杆发动机富油的工作状态。

测试内容3：新旧燃调对比

1）更换新燃调（翻修件），在正常发动机参数下（慢车700～750RPM，混合比转速增加10～50RPM），发动机不停车。

2）新旧燃调对比：

①综合间隙：旧件互连杆间隙较大，新件几乎无间隙；

②进气道：旧件进气道内风门最小开度的位置边缘壁上存在污垢。

注：进气道不属于定期维护的位置，而空气中微小的杂质进入进气道积累附着形成污垢可能和进气滤的过滤能力及进气道自身结构有关。

结论：更换新燃调可以解决慢车停车故障，互连杆间隙和进气道内壁污垢影响的可能性较大。

分析：

1）如果翻修燃调的检查存在综合间隙大的情况，一般更换互连杆，所以新旧燃调综合间隙的差异主要体现在互连杆机构的间隙，翻修件因更换互连杆间隙减小，慢车位拉杆对风门最小开度变化影响不大。

2）从污垢分析，污垢直接影响发动机进气量，在慢车位风门开度不变的情况下，污垢越厚，进气量越小，发动机越富油。

结论：Cessna172飞机慢车位拉杆停车为富油停车，影响较大的可能因素是互连杆间隙和进气道清洁度。

2.样机二

测试内容1：贫油状态再次验证测试

发动机慢车转速720RPM，混合比转速增加20RPM，拉杆直接停车，向贫油方向调节3次，每次3格，发动机拉杆到停车时间逐渐增加到最后稳定不停车。

结论：和样机一测试现象一致，在燃调综合间隙大的前提下，发动机处于贫油状态时，慢车位拉油门杆后的实际混合气恰好比较理想，亦可说明正常状态下停车是属于气源被减小引起的过富油停车。

测试内容2：互连杆和燃调进气道清洁度的影响

1）在相同的发动机慢车参数下（慢车转速720RPM，混合比转速增加20RPM），分别使用旧互连杆和新互连杆，发动机依然会停车。

2）使用新互连杆的情况下，清洁进气道污垢，再次试车，慢车转速大幅度上升。调节慢车转速后，拉杆发动机不停车，慢车转速760RPM，混合比转速增加30RPM，拉杆最低稳定转速430RPM。

3）换回旧的互连杆，再次试车，正常慢车参数状态下拉杆发动机停车。

结论：互连杆间隙和燃调进气道清洁度是影响慢车停车的主要因素，且两个因素同时对慢车停车起作用，只有消除两种因素的情况下才能使发动机慢车不停车。

分析：从样机一和样机二内容1已得知停车原因为气源关小导致的过富油停车。更换新互连杆，综合间隙减小，使拉杆前后的风门最小开度变化量减小，即慢车位的风门和慢车位拉杆后的风门最小开度变化很小，进气量不会减少太多；从另一个角度来看，相比之前综合间隙大的燃调，发动机进气量增加了。但由于综合间隙不仅仅存在于互连杆，更换互连杆只能减小综合间隙而不能完全消除。

清洁进气道污垢后，进气道内径对比有污垢时会增大，同时影响风门的最小开度大小，进气量会多于未清洁之前的状态，但随意清洁进气道可能存在一定的风险，应避免清洁过程将污垢进入燃调静压孔，从而造成燃调工作不正常。

结论：从本次测试分析，更换互连杆和清洁进气道两个因素共同使进气量增大，此部分的进气量可满足正常发动机拉杆时的混合比，使发动机不停车。

3.样机三：

测试内容：再次验证互连杆和进气道清洁度的影响。

结论：和样机二“互连杆和进气道清洁度的影响”的测试现象一致，需要互连杆间隙和进气道清洁度两个因素共同消除时，飞机才能够在拉杆的情况下发动机不停车，并且稳定在某个发动机转速下。