某型发动机起动不成功案例分析
2018-09-10陈沛树陈银
陈沛树 陈银
摘要:通过对某型发动机在机务维修过程中地面起动不成功现象的分析探索,找出故障点,研究排故方法,为同类故障的解决提供参考。
关键词:燃油分配器;发动机综合调节器;离散指令
1故障现象
某型飞机进行发动机启封试车时,在前两次起动工作都正常的情况下,第三次起动时虽然涡轮起动机正常起动,但发动机N2转速上升到21%后不再上升,发动机起动不成功。
使用空中起动电门检查发动机点火电嘴,工作正常,再次起动发动机仍不成功。对发动机再次进行起动检查,发现按下起动按钮后起动信号灯工作正常,涡轮起动机排气风门开启角度符合规定,涡轮起动机工作正常,发动机N2转速能达到21%,但发动机未点火。当起动时间达到50s时,发动机自动停止起动,过程中观察到发动机尾喷口处于大喷口状态,喷口内无积油(即不供油、不点火)。
2原理分析
从故障现象判断,涡轮起动机工作正常,能够将发动机N2转速带转到21%,但发动机没有点火,没有供油。根据发动机地面起動程序(见图1)并结合故障现象初步判断,发动机起动不成功是由发动机起动控制系统或发动机起动燃油系统工作不正常引起的。
2.1发动机起动点火电气工作原理简介
当自动起动装置的A1定时机构工作10s时,接通K27继电器接点2、1,继电器K11工作,接通发动机起动点火线圈(当N2≥35%时断开),起动点火线圈内两个电容点火器将输入的27V电压转换为半导体电嘴点火所需的3000V电压,由两条屏蔽高压电缆分别传输到发动机主燃烧室点火装置的半导体点火电嘴上,形成发动机点火。
2.2发动机起动供油和调节电气工作原理分析
当发动机转速N2 >15%时,发动机综合电子调节系统输出27V电压信号,经定时机构A1的22s、25s开关,使定时机构A2、继电器K2工作(若A1工作22s时N2<15%,则A1的22s开关转换,电压信号由自动起动装置的Xl插头6号针输出,使定时机构A2、继电器K2工作),K2工作后发动机燃油分配器上的补油电磁活门工作,形成发动机供油。
燃油分配器上的补油电磁活门按起动时间控制方式工作时,电路接通路线如图2所示。燃油分配器上的补油电磁活门按N2转速控制方式工作时,电路接通路线如图3所示。
燃油分配器上的补油电磁活门正常工作时,在N2≤15%或t=22s以前,分配器内部的活门都在初始位置,主泵的来油经燃油断油随动活塞流回离心式燃油增压泵进口,不向主副油路供油。在N2>15%或者t=22s以后,补油电磁活门工作,一方面接通燃油断油随动活塞左边的油路,使燃油断油随动活塞克服弹簧力右移,断开主泵的来油经燃油断油随动活塞回离心式燃油增压泵进口的油路;另一方面接通断油随动活塞活门右边的油路,使定压油向副油路补油,主泵的定量油与不定量油一起向燃烧室供油。
如果N2≥35%离散指令故障,将直接导致K27继电器工作,K27继电器接点2、1断开,造成K11继电器不工作。K11不工作后,一方面发动机点火器不工作,发动机不能正常点火;另一方面在N2≥15%或t=22s后,补油电磁活门不工作。
3故障定位及排除
根据现场检查情况,互换左右发动机的自动起动装置后,再次起动故障发动机仍不成功,故障现象与之前一致,说明故障不是由自动起动装置引起的。随后测量故障发动机起动燃油压力和燃油急增压力,发现油压表无指示。分析认为,如果燃油分配器上的补油电磁活门一直处于关断位置(电磁活门断电),则分配器活门无法打开,主副输油圈就没有供油,也就测量不到油压。
于是进行双发假开车,用三用表对左右发动机主燃油分配器(PT-31BT1)上的补油电磁活门插头进行对比测量,发现故障发动机主燃油分配器上的补油电磁活门插头有27V电压,而无故障的发动机主燃油分配器上的补油电磁活门插头没有27V电压,说明故障原因仍在起动控制系统。由于已经检查过故障发动机自动起动装置,其工作正常,排除了发动机自动起动装置故障。
根据原理分析,如果发动机综合调节器内部N2≥35%指令模块故障,也可能导致补油电磁活门不供电。正常工作情况下,一是N2转速达到15%进行控制;二是按发动机起动到22s时控制。在自动起动装置完好的情况下,如果综合调节器提前输出N2≥35%信号,将使综合调节器内部K27继电器工作,K11继电器断电,K2继电器不能接通,导致燃油分配器补油电磁活门不工作。
测量发现,故障发动机综合调节器(KPД-99Б)向发动机自动起动装置发出了N2≥35%离散指令信号,所以初步判断故障发动机综合调节器(KPД-99Б)工作不正常,导致自动起动装置断开起动电路,使发动机无法正常起动。
对故障发动机的综合调节器进行更换,并在校验新的发动机综合调节器通道后进行发动机假开车。假开车过程中测量到发动机主燃油分配器上的补油电磁活门仍有27V电压。随后进行发动机正常起动,起动仍不成功,故障现象与之前一致。
再次进行故障发动机假开车,测量燃油分配器后的起动燃油压力和燃油急增压力,油压仍为零,此时怀疑主泵工作不正常,导致无油压输入;测量发动机燃油分配器前油压,发现燃油压力只有5.2kg/cm2,而假开车测得的无故障发动机燃油分配器前油压为12.5kg/cm2。分析认为是故障发动机燃油分配器内部原因导致的不供油,使发动机无法正常起动。更换该燃油分配器后,假开车测得的燃油压力符合规定,燃油分配器前油压为13kg/cm2,燃油分配器后的油压为7.4kg/cm2。随后进行发动机正常起动,起动参数符合规定值,发动机起动成功,故障排除。
对拆下的燃油分配器进一步检查,发现补油电磁活门插座底部的插针有两根完全倒下,造成信号中断。
4总结与反思
通过分析可知,导致这次故障的原因有两个方面:
1)发动机综合调节器离散指令组件内补油电磁活门转速指令监测通道中N2≥35%模块故障。
2)发动机燃油分配器的补油电磁活门插针倒歪搭地,导致电磁活门不工作。
这起故障是由燃油分配器补油电磁活门和综合调节器离散指令组件失效造成的综合性故障,故障现象互相重叠,容易混淆排故人员思路。发动机的起动是个逻辑时序过程,涉及多个专业的多个系统,各系统之间信号交联复杂。实际排故中需根据系统工作原理,了解主要信号的传输情况,不仅要从系统本身人手,还要注意与之关联的系统。现代飞机、发动机上的机电一体化程度很高,排故时经验固然重要,但为减少不必要的工序,还需具体情况具体分析,先分析原理后动手、先易后难,尽量先排除电气部分出问题的可能性,再分析机械部分。