某型发动机加力温度急降超标故障分析及排除

谭广义 王朝勇 张孝东 谌青军 丁振国

摘要：针对某型军用航空发动机在近几年外场出现多起加力温度急降量过大（部分发动机温度急降超过180℃）故障这一问题，从发动机结构和工作原理入手，深入分析故障原因，提出故障排除建议和预防措施。

关键词：加力;温度;急降;超标;故障

某型军用航空发动机规定，接通加力过程中温度下降幅度应处于20～60℃之间。如果加力温度急降量过小（小于20℃），容易造成发动机爆燃或者有喘振现象;如果加力温度急降量过大（大于60℃），容易造成发动机加力接不通。近几年外场已出现多起加力温度急降量过大（部分发动机温度急降超过180℃）故障，但经过加力燃油泵生产厂家的多次故障攻关也未能有效解决该故障问题。本文将重点根据外场使用中出现的几种特殊加力温度曲线对该类故障进行分析。

1原理分析

根据发动机加力状态的工作原理可知，当油门杆位置超过73°时，电气系统分三路进行工作：第一路电流同时经主油路汽化器电磁阀、副油路汽化器电磁阀、加力点火线圈使预燃室产生稳定的火源;第二路电流同时经加力信号灯、加力开关电磁阀使加力泵开始供油;第三路电流在断开收喷口电磁阀的同时，根据油门杆位置使喷口放到相应的位置。

从工作方式及参与工作机件的响应速度分析，以上三路电流产生动作结果的先后顺序是：第三路噴口放大，第一路预燃室形成火源，最后是第二路加力泵开始供油。统计并对比外场多台发动机的加力温度飞参图，发现加力泵与发动机匹配良好的发动机加力温度急降一般在30℃～40℃之间，T4温度曲线具有典型的3次调整台阶。

发动机加力状态中，T4温度的变化过程如图1所示。

1）油门手柄位置大于730后，放喷口电磁阀开始工作，发动机喷口面积逐渐增大，落压比增加，N1转速上升;主燃油泵调节器为保证N1转速不变，降低供油量，N2转速下降，发动机T4温度下降。

2）油门手柄位置超过73°约0.5s左右预燃室点火成功，形成稳定的火源，T4温度一般短时升高5℃左右，随着喷口的不断放大，T4温度不断降低。

3）油门手柄位置超过730后，加力开关电磁开关开始工作，加力开关向左移动，加力随动活塞向左移动，加力燃油压力增加。大约1.5s左右燃油经加力输油圈喷入加力燃烧室，被预燃室稳定火源点燃，T4温度急增，落压比短时降低。

4）加力燃烧室点燃后，喷口不断放大，落压比继续增加，加力泵出口油压继续升高，部分燃油顶开气压限制器缓冲器流入低压腔，落压比调节器参与工作，T4温度小幅降低，由于加力泵的性能差异将决定该阶段T4温度降低的幅度及回调的时间。

5）当油门手柄位置超过730后3～4s，落压比进行加力供油量的调节，发动机T4温度进入上升阶段。

6）发动机进入稳定的加力状态，加力温度的高低取决于发动机性能。2预燃室工作特性

根据规定，发动机喷口延时可在0～2s范围内进行调整。发动机修理出厂一般调整到0s，个别发动机修理出厂或者外场使用中调整到0.5s或者1s;由于喷口延时大于1s则会导致发动机进入加力时容易产生爆燃，一般情况下不建议调整至大于1s。

对于喷口调节片延时调整到0.5s的发动机，在使用中加力温度有以下两种典型曲线模式。

1）放喷口延时为0.5s的发动机，在不考虑喷口延时继电器工作误差或者延时继电器误差为正值（延时时间大于0.5s）的情况下，由于预燃室形成稳定火源的时间一般小于0.5s，发动机加力温度曲线如图2所示。发动机加力温度在最大状态位置时，因喷口没有放大，预燃室形成稳定火源，落压比增加，T4温度短暂增加5～10℃。

2）放喷口延时为0.5s的发动机，如果喷口延时继电器工作误差为负值（延时时间小于0.5s），由于预燃室形成稳定火源的时间一般小于0.5s，刚好与喷口延时时间重合，预燃室形成稳定火源的同时喷口放大，T4温度没有明显的增加或者减少现象。但可以从加力温度曲线图3可看出，温度下降时间相比油门杆有延迟现象。发动机当天第一次进加力的发动机，因为预燃系统和加力燃油导管没有充填燃油，进加力曲线图与该种情况相似。

3故障分析

3.1发动机预燃系统故障

发动机预燃室形成稳定火源性能较差，根据预燃室火源形成的时机不同，一般出现以下两种T4曲线图。

1）预燃室火源形成的时机在加力泵已经开始供油之后，发动机出现接通加力时机大于1.5s，加力温度急降大、加力接通时机晚、加力有爆声等现象，加力T4温度曲线呈现光滑的“V”字形态，如图4所示。

2）预燃室火源形成的时机在加力泵开始供油之前，但形成稳定火源的时间大于0.5s，T4温度曲线能看见预燃室形成稳定火源时的加力温度短时急增，但加力接通时间推后，加力温度曲线往往只能形成两次调整现象，如图5所示。

3.2发动机加力泵故障

发动机加力泵故障时，容易出现加力接不通、加力温度急降大、加力温度上升慢等故障。

1）加力泵无法建立加力油压。发动机进入加力状态时，加力泵无法建立加力油压造成加力没有接通。其故障现象表现为加力温度极速下降100℃以上，落压比增加，为保持N1转速不变，N2转速下降到95%以下甚至断开91°度加力电门，发动机温度下降时间等于放喷口时间，加力温度曲线如图6所示。

2）加力泵建立油压时间过晚（大于3秒），发动机进入加力状态时，加力泵无法及时建立加力油压造成加力温度急降大。其故障表现为加力温度急速下降（下降量取决于放喷口速度和加力泵油压建立的时间），落压比增大，N2转速随之下降。当加力接通后T4温度恢复到加力状态温度。该类故障与预燃室形成稳定火焰时间过晚相似，但不会形成爆音现象，加力温度曲线如图7所示。

3）加力油压回调过量，发动机进入加力后1.5s开始供油，加力燃烧室稳定火源点燃加力燃油，2s左右因加力油压上升，气压调节器缓冲活门参与工作，加力油压小幅回调。部分发动机在加力燃烧室点燃后，因各种原因加力燃油回调量过大，加力油压回调后不能及时上升，其故障现象表现为加力温度急降大，加入加力温度调节的后半程会出现明显的“U”型底，“U”型底部温度往往低于加力燃油点燃时的T4温度，加力温度曲线如图8所示。

4预防措施

针对以上故障现象和发生机理，在外场有限的条件下可以采用以下预防措施。

1）飞参控制，每个起落重点检查加力部分曲线，对发动机T4、N1、N2温度突增、急降值进行对比，发现参数值变化较大时，分析可能发生的原因，采取针对性的排故措施。

2）清洗层板节流器，结合发动机定期工作清洗主燃油泵、加力燃油泵、预燃系统层板节流，观察洗涤液的变化情况，外观检查层板节流器滤网是否有破损，必要时进行更换。

3）针对第一次进加力T4温度急降大的发动机，严格按照发动机使用规程进行试车检查，将暖机时间控制在上限。