Cessna 172R飞机发动机大功率抖动故障分析

尹华兵

（中国民航飞行学院遂宁分院，四川遂宁629001）

Cessna 172R飞机发动机大功率抖动故障分析

尹华兵

（中国民航飞行学院遂宁分院，四川遂宁629001）

Cessna 172R飞机是目前世界上产量最大的轻型飞机，该机型是用于飞机驾驶员训练性能较好的飞机之一，是国内最主要的初级教练机。针对Cessna 172R飞机多次发生大功率抖动故障，对发动机抖动原因进行了总结，结合飞机SD卡中数据对该机发生大功率抖动时对发动机工况进行了分析，找到了故障根本原因，提出了有针对性的维护、使用要求，从而有效避免该类故障的再次发生。

Cessna 172R飞机；发动机；驾驶员；初级教练机

Cessna 172R飞机被誉为美国赛斯纳公司的经典之作。这是目前世界上产量最大的轻型飞机，也是国内通用航空使用数量最多的飞机，该机型是用于飞机驾驶员训练性能较好的飞机之一，是国内最主要的初级教练机，如图1所示。

图1 Cessna 172R型飞机

1 故障现象

某训练单位在某日飞行训练中，机组反映起飞爬升过程中发动机抖动，机组收油门后发动机工作平稳。根据平时的日常维护结果，发动机抖动是一类常见的故障。

第一次机务排故情况：地面试车为1 800 rmp时，检查磁电机掉转及电咀工作正常。检查高压导线状况良好，下部电咀有部分积铅，清洁全部（4个汽缸）电咀，地面试车检查发动机全油门偶有抖动，单磁全油门时，发动机抖动，更换2个磁电机电容后，发动机工作正常。使用44 h后，机组再次反映起飞爬升过程中发动机抖动。

第二次排故情况：清洁全部（4个汽缸）电咀，后地面试车发动机全油门工作正常，全油门时左磁电机单磁工作偶有抖动，根据故障情况更换左磁电机，地面试车检查发动机工作正常。使用7 h后，机组反映起飞爬升过程中发动机再次抖动。查阅机队故障信息，同批次两架飞机在使用超过400 h后也出现同样故障。

2 初步原因分析

Cessna 172R飞机发动机是水平对置气冷式四缸活塞发动机，如果某一汽缸的输出功率明显不足，则会导致发动机曲轴两边受力不平衡，出现抖动现象。汽缸输出功率受各种因数的影响，常见的原因如下：①电咀受到潮气或沉积物的污染（积碳、积铅、滑油等）★；②电咀自身性能衰减★；③磁电机定时不准确★；④磁电机故障（电容、触点、内定时等）★；⑤不正确的混合比（过富油或过贫油）★；⑥不正确的电咀间隙；⑦电咀垫片处渗漏；⑧高压导线绝缘层老化；⑨燃油分配系统故障。

注：带“★”的为常见的故障原因。

根据三架飞机故障发生时发动机相关系统部件（进气系统，燃油分配系统，点火系统）的详细检查情况及地面试车检查，结合SD卡中数据，对发动机在不同工作状态下的运行时间、燃油流量、排气温度、转速等参数综合分析，判定认为此次多起发动机大功率抖动故障是由于发动机使用过程电咀点火性能降低（降低的原因主要有污染、自身性能衰减）直接导致的。

图2 起飞爬升过程中发动机抖动时发动机工况截图

飞机运行过程中，电咀受到污染（积碳、积铅、滑油等），使其点火性能降低，导致发动机抖动。详见发动机工况截图，如图2所示（在此仅附1架飞机分析部分截图，其他飞机情况基本相同）。

图3 起飞前发动机工况截图

从图2可明显看出，发动机转速（RPM—蓝色曲线）发生了轻微的波动，即机组感知的发动机抖动。

此时，发动机燃油流量（FF—绿色曲线）基本稳定，1缸和2缸的排气温度（EGT—1缸黄色、2缸红色曲线）基本稳定，但3缸和4缸排气温度（EGT—3缸灰色、4缸粉色曲线）波动明显。波动的主要原因是由于电咀点火性能降低，详见图3。

从图3可明显看出，从竖线处起始向右，发动机排气温度（EGT）发生了明显波动，表明电咀此时点火性能已经降低，直到飞机起飞前（飞行高度P.ALT-白色曲线出现陡增），发动机长时间（约25 min）工作在低转速（800～1 200 rpm）可能存在进一步污染。起飞前，电咀受污染状态未得到排除，电咀点火性能已经受到影响，爬升过程中发动机发生大功率抖动。

3 抖动的根本原因

此次发生发动机抖动的根本原因为电咀自身性能衰减导致电咀点火性能降低。前两次故障发生后，维修人员对所有电咀逐一进行了地面跳火试验检查，一切正常。电咀跳火试验（维护工作）仅仅是通过地面模拟电咀在汽缸的工作状况（包括高压气体、高压高频电流等），检查电咀跳火情况，以确定其可用性，但有一定局限性（不能模拟汽缸中的高温高压燃气、高温和冷却交替变化的温度等），不能完全准确判定电咀在特定的环境下性能的衰减情况。

4 结束语

经检查，三架故障飞机所使用的电咀均为一个批次，对此次发生故障的三架飞机最终采取更换全部（4个汽缸）电咀的处理措施后，飞机使用正常。通过此实例表明对于发动机抖动等故障的排除，首先要掌握清楚发动机的特点、使用和维护情况，要准确诊断和正确排除；要做好分析和总结，在类似的故障排除中应按照先易后难、有的放矢的原则，这样才能达到事半功倍的效果。

〔编辑：张思楠〕

V263.6

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.111

2095－6835（2017）16－0111－02