基于故障树分析法的R44 Ⅱ型直升机点火系统故障分析

黄轲 谭洋洋

摘要：当前直升机培训的主要机型为R44 Ⅱ型轻型直升机。该型直升机所搭载的发动机为lycoming-IO540-AE1A5（6缸水平对置气冷式活塞发动机），所选用的点火系统产自美国CHAMPION公司。因其发动机特点以及该机型的高利用率，在平日的维护工作中发动机的故障以点火系统的故障居多。本文首先简要介绍了该发动机点火系统的结构及工作特点，再通过故障树分析的方式列举出该型发动机点火系统的几条典型的故障分析。这些介绍对我部执管的R44n型轻型直升机点火系统的日常维护和故障排除有很大的帮助。

关键词：点火系统故障；电嘴；磁电机；高压导线

0 前言

R44 Ⅱ型直升机的动力装置是一台Textron-Lycoming航空活塞发动机。该发动机为六气缸、水平对置、顶部气门、带有湿的收油池滑油系统、燃油喷射式、空气冷却、正常吸气式四行程航空活塞发动机，功率为300马力，起飞时正常额定功率为260马力，转速为2800RPM；通过限制进气压力（参见飞行员操作手册）和转速，该发动机可降格至最大连续功率为205马力；5分钟起飞功率为245马力，转速表指示102%时发动机转速为2718RPM。

点火系统是动力装置的重要系统之一，其工作性能直接影响了发动机的功率、起动性能以及飞机的安全性。在实际的维护工作中，发动机的故障以点火系统的故障居多，各类数据显示，在航空活塞式发动机的故障中，与点火系统有关的故障占了近一半。

1 点火系统的简介

R44 Ⅱ型直升机的点火系统组成为：磁电机、磁电机/起动点火开关、高压导线，电嘴等附件。一台发动机有两套独立的点火系统，每个气缸均有两个火花塞（即电嘴），在每个气缸的上部和下部各安装一个，由左右两个磁电机分别将高压电送至对应的电嘴，从而产生电火花。点火顺序为1-4-5-2-3-6缸。

点火系统的原理：安装在附件机匣左右两侧的磁电机利用电磁感应原理产生高压电，并按照上述的点火顺序将高压电通过高压导线分配到各个气缸的点火电嘴上，使电嘴能够适时地产生电火花，从而点燃气缸内的油气混合气。

2 各部件的工作原理

磁电机由磁铁转子、壳体、线圈、断电器组件、分电盘组件、电容等部件构成。工作原理：利用电磁感应原理使线圈产生低压电，再用断电器组件断开低压电路，让初级线圈中的低压电流以及伴随低压电流产生的电磁场快速消失，使得次级线圈所带的磁通在短时间内发生剧烈变化，从而产生高的感应电动势。

点火电嘴主要由外壳、钢心、绝缘体和隔波管组成。钢心杆的下端焊有中央极，上端则连接高压导线；两个旁极焊在外壳的下部，位于两个旁极和中央极之间的间隙叫做电嘴间隙。当磁电机产生的高压电送至电嘴时，旁级和中央极之间将会形成很高的电位差并击穿电嘴间隙之间的气体使气体发生强烈电离，遂而产生电火花。

高压导线用来连接磁电机和电嘴，作用是将作为點火线圈的磁电机所产生的高压电传输到点火电嘴。高压导线分为四层，由里向外分别为：不锈钢丝芯线、硅树脂绝缘层、金属丝编织层以及硅树脂橡胶层。高压导线所具有的特性是耐磨性和韧性，其中，金属丝编织层具有隔波作用，能够避免点火系统对飞机无线电系统的干扰。

3 常见的故障分析

点火系统常见的故障现象为：发动机不能正常起动和发动机不能慢车工作或工作不正常以及发动机抖动。

点火电嘴故障：点火电嘴间隙不正确，或是被水蒸气或过多的沉积物污染会直接影响点火电嘴的点火效率，电嘴松动也会导致发动机工作不正常。特别是当电嘴积碳过多时，会导致电嘴的中央极和旁极相连从而无法点火，由此造成发动机抖动。

磁电机故障：磁电机“P”极接地和起动断电器故障会导致发动机不能起动，起动延时点火故障会导致发动机不能慢车工作或工作不正常。磁电机电容线连接错误导致磁电机单磁不掉转，即单独测试一个磁电机工作性能时，另一个磁电机不能关闭。或者是位于电容正极处的接线桩上的接地线接线片的根部导线断开，也会造成磁电机无法关闭，从而直接影响单磁掉转。还有一类只能在单磁试车时才能发现的故障，当磁电机的开关为左或右任一单磁位时，一个磁电机单独工作，发动机不掉转，当切换至另一个磁电机工作时，发动机掉转至零，即无论是双磁位还是单磁位发动机均只有一个磁电机工作。造成这种故障的原因主要有：断电器故障、分电器故障、磁电机装机时未正确连接内部电容线、导线不绝缘。一般的解决方案为更换故障磁电机，发动机的单磁掉转就可以恢复正常。

高压导线故障：锈蚀和破损的导线会影响高压导线的导电性能，致使发动机不能正常起动或不能正常慢车工作。同时，由于定检工作中频繁拆装电嘴，导致与电嘴压紧螺帽相连的隔波套管极容易受到损坏，当损坏达到一定程度，会造成电磁干扰。

4 故障树

X1：电嘴间隙不正确

X2：积碳等沉积物过多

X3：电嘴松动

X4：磁电机“P”极接地

X5：起动延时点火故障

X6：磁电机电容线连接错误

X7：高压导线锈蚀或破损

5 结束语

R44 Ⅱ型直升机的点火系统故障可能有多种原因。通过建立故障树，可以将导致故障的原因一一列举出来，这样有助于我们熟悉系统，掌握系统故障发生的特性和规律，让维护人员在工作中能及时地完成排故工作，并为维护人员在预防事故的发生采取有效措施时提供了全面可靠的信息。

参考文献：

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