某型航空发动机高压转子最大转速重调故障研究

2017-07-02冯飞飞李鹏辉冯涛钟晨炜谢佳骏成都航利集团实业有限公司

航空维修与工程 2017年10期

■ 冯飞飞李鹏辉冯涛钟晨炜谢佳骏/成都航利（集团）实业有限公司

某型航空发动机在地面试车及空中飞行时,由模拟电子控制器（即综合调节器）、液压—机械控制器共同控制其燃油流量、气流通道、滑油压力以及温度等参数。在最大工作状态下,高、低压转子的转速能够达到每分钟上万转,因此对其各个参数的控制极为严格,且对于各种突发故障都有应对措施。例如,当综合调节器故障时,断开综合调节器,将液压机械部分最大转速调定值降低,从而保证飞行的安全性。

综合调节器用来调节发动机的参数并向控制装置、机载记录设备、监控设备传递信号。综合调节器控制主燃油泵调节器、喷口—加力燃油控制器、加力点火定量调节器等,完成以下任务：（1）控制加力的接通和传送加力接通的信号；（2）控制燃气涡轮起动机的工作并给出极限状态信号；（3）根据N2和t4控制涡轮冷却的接通和断开；（4）根据进口空气温度t1调节（限制）最大状态和加力状态的低压转子转速n1、高压转子转速N2和低压涡轮后燃气温度t4……如果综合调节器故障,就无法根据进口温度实现转速调节的功能,因此在最初设计时,为保证飞行安全,在综合调节器故障时,降低由液压—机械控制器调节的最大转速值。

在发动机试车时模拟综合调节器故障,由主燃油泵调节器将N2最大转速降低。在台架试车时,偶尔出现调整主燃油泵调节器后,N2最大转速值不下降或下降值较小的情况,严重影响发动机性能参数。本文对此故障进行研究分析,找出有效的解决办法,同时可提高外场排故的成功率。

1 故障现象

某型航空发动机在地面试车时,需要检查各个状态的试车参数,模拟和验证发动机在高空飞行中各种状态下的参数信息,其中在高压转子转速N2调整至95%并工作一定时间后,需将N2最大转速重调电磁活门ИМ7断电,检查高压转子转速的下降量,模拟综合调节器故障。某台次发动机经过两次检查后其转速下降量始终只有1%,未达到标准范围内,通过调整主燃油泵调节器上的P14螺钉,转速下降量仍无变化,试车无法正常进行。

2 故障原因分析

此类故障在以往的试车中并未出现,且P14调整螺钉已无余量,说明在N2最大转速重调电磁活门ИМ7断电后主燃油泵调节器内部的转速控制器调节的N2最大转速改变较小。

由图1转速控制器控制原理图可知,综合调节器工作正常时,N2最大转速重调电磁活门通电,活门打开,从定压活门经节流嘴重调活塞上腔的油回流至低压腔,活塞上腔油压很小,在活塞下腔弹簧力作用下,活塞停在最上端,对发动机N2转速控制器的工作不产生影响。

在模拟综合调节器故障时,N2最大转速重调电磁活门ИM7断电,活门关闭回油路,定压活门来油直接作用在重调活塞上腔,活塞克服弹簧力下移到底,摇臂在拉簧力作用下,绕固定支点顺时针方向转动,带动油门杆操纵摇臂的活动支点绕与油门凸轮的接触点顺时针方向转动,降低了对N2转速控制器的调准弹簧力,从而降低N2转速。

在试车时主要调整P14调整螺钉,由图1可知,通过外拧P14螺钉,控制杆顺时针方向转动,带动上传动轴向右移动,放松了对N2转速控制器的调准弹簧,作用在摆锤活门右边的弹簧力减小,使得转速控制器调节的N2转速减小。目前在P14调整尺寸范围内,转速无变化。通过对转速控制器结构的分析,发现P42调整钉同样可以改变N2转速。外拧P42调整钉,重调活塞下移,通过拉簧作用使得摇臂顺时针方向转动,放松对转速控制杆的作用力,转速控制杆以温度凸轮为支点顺时针方向转动,通过下传动杆、控制杆,使得上传动杆对摆锤活门右侧弹簧的作用力相比未对P42调整时有所减小,从而降低N2转速控制器的N2转速调节值。