航空活塞发动机故障的主要特点及预防

2020-01-04周克家邓志奇孙晓建

科学技术创新 2020年7期

周克家邓志奇孙晓建

（95935 部队，黑龙江哈尔滨150111）

航空发动机相对于航空器而言，就相当于人的心脏，其为航空器飞行提供充足、稳定的动力，保障整体飞行过程的安全性和稳定性。目前，航空活塞发动机是我国飞机应用较多的发动机类型。若在飞行过程中，航空活塞发动机发生故障，将无法保障航空器人员的生命安全，严重的故障将会造成机毁人亡。因此，需重视航空活塞发动机故障，对其故障深入研究，从而有效了解故障风险的危害及预防，保障航空器飞行安全。

1 航空活塞发动机实际结构及功能

活塞发动机、燃气涡轮发动机及冲压发动机在航空器上都有应用，但当下我国航空器中以活塞发动机最为常见。航空活塞发动机由活塞、曲轴、连杆、气缸等共同组成。各个结构部分对发动机正确运行有不可或缺的作用。例如，活塞相当于发动机的心门，活塞的反复运动将化学能有效转化为动能，从而为航空器提供有效的飞行动力。一方面，活塞可有效避免发动机燃烧室温度过高，引发一连串不良现象，通过活塞可确保燃烧室稳定运行。另一方面，活塞自身可避免发动机正常工作中发生漏气、漏油现象，保证燃烧稳定。火花塞也是发动机重要组成之一，也叫做火嘴，为航空活塞发动机启动提供点火支持。新鲜气油混合物融入到发动机气缸后，火花塞发生放电，可点燃气油混合物，发动机产生化学能力，提供动力。这也是航空活塞发动机的运行特点。航空活塞发动机气缸是将发动机产生的化学能力转化为机械能的结构，直接转化为动力。进气口将气油混合物引入到气缸中，排气口主要将气油混合后燃烧产生的废气排出，确保新的气油混合物及时进入气缸进行燃烧。航空活塞发动机工作是将新鲜的气油混合物输入到燃烧室中，受活塞、火花塞等支持下，气油混合物完成燃烧，释放能量，将化学能量转化为机械能量，再将燃烧后产生的废气排出发动机，循环如此，为航空器提供源源不断的动力。航空活塞发动机若出现故障或动力供应能力下降，达不到飞行要求，将对飞行中的航空器造成严重风险。

2 航空活塞发动机故障特点分析

2.1 电源、发动机燃油及控制故障

航空活塞发动机自身故障类型较多，且危害各不相同，其中，电源故障、火花塞无法有效打火，气油混合物进入发动机燃烧室后无法稳定燃烧都是典型的航空活塞发动机故障。若发动机控制发生故障，则故障发生后，发动机喷嘴无法以科学比例为燃烧室提供有效燃料，就会导致发动机出现严重振动感，甚至导致发动机异常停止。

例如，对某款气冷、喷油式六缸航空器活塞发动机故障分析研究，发现其发动机燃油及控制故障经常发生。深入研究，发现发动机本体也存在故障，故障影响严重。发动机燃油及控制上发生故障，常见其喷嘴堵塞，故障发生后发动机存在明显振动，燃油耗费严重，流量增加，部分时候发动机伴随有“噼里啪啦”声响。

2.2 发动机停车

若发生航空器发动机停车，其安全风险较大，可能导致航空器损坏，甚至导致人员伤亡。发动机发动损坏时，也会有较大振动产生，且频率较高，发动机可能存在金属崩裂声响，严重的连杆、曲轴发生螺丝脱落等，检查发现内部部件存在明显部件磨损，导致发动机停止运行，航空器被迫下降。

因此，需认真分析航空活塞发动机故障特点，针对发动机故障特点，飞行员在驾驶飞行过程中，要具备专业技术能力，可解决航空活塞发动机故障，对可能发生的故障有效预防，保障飞行的安全。

3 航空活塞发动机故障的有效预防

航空活塞发动机故障呈现多元化特征，且具备不可预见性，针对各个不同故障需采取有针对性的预防方式。

3.1 燃油故障预防

例如，对于燃油系统故障，要考虑到喷嘴堵塞，导致燃烧室实际气油混合比例混乱，其实际燃油过剩严重。燃油系统发生故障后，航空活塞发动机将发生停车。为有效预防该故障，应在日常维护维修中养成良好的发动机维护习惯，对可能出现的故障进行检测，发现问题及时解决，有效控制喷嘴现象发生。

3.2 发动机停车预防

实际运行中若出现发动机停车，且发动机自身伴随有发幅度振动、存在鞭炮声，观察发动机转速，发现转速下降严重，导致停车发生。此时可判断航空活塞发动机故障为喷嘴堵塞。若出现喷嘴堵塞，应及时调整航空活塞发动机气油比例，先保证发动机排气温度稳定。若正处于飞行中发生喷嘴堵塞，应及返航着陆。

3.3 总结

综上所述，为有效预防航空活塞发动机故障发生，要做到以下几点：

3.3.1 要建立良好的航空活塞发动机维护制度，营造积极、科学的发动机维护氛围，制定有效的维护制度。

3.3.2 对已经遇到过的的发动机故障问题要积极处理，及时记录故障处理细节，为今后更好预防航空活塞发动机故障发生打下基础，积累经验，对部分部件改装优化，提高航空活塞发动机实际性能，减少故障发生几率。

3.3.3 以先进科学技术对航空活塞发动机状态实时监测，实现在故障发生就对故障预见性控制，及时排除可能发生的航空活塞发动机故障。

3.3.4 要求飞行员要加强和专业维修人员的沟通联系，飞行员将航空活塞发动机的运行情况及时反馈给维修人员，让其掌握航空器实时信息，从各项信息数据中筛选到有价值的信息，精准判断故障种类，了解如何预防及处理，要进一步加强飞行员对航空器发动机的全面了解，及时发现问题，正确处理。

4 气门卡阻预防案例分析

航空活塞发动机若出现气门卡阻，必然会造成严重后果。因此，需在操作及维护中采取有效措施预防气门卡阻发生。发动机运行后，对应维护人员需和飞行人员加强沟通，掌握航空发动机性能状况，提前制定预防性维护方案。

例如，在航空发动机运行中，要避免发动机出现骤冷，飞行中发动机从大功率逐渐向小功率过滤，应保证航空器不要快速下降，航空器下降过程中应保证一定的动力及速度，保证发动机处于最佳温度状态。航空器着陆后，要保证停车前发动机处于800-1200RPM工作数分钟，待发动机内部的温度稳定后，逐渐将发动机转速提高到2000RPM左右，保持15-20 秒，有效去除积碳及铅，之后逐渐的降低转速到1000-1200RPM。

在航空发动机暖车方面，发动机启动时，应在1000-1200RPM运转，逐渐运行到暖车温度。但是，实际暖车温度不易过长（考虑到发动机在较小转速工作，无充足冷却气流支持，易导致发动机局部发热严重，滑油产生沉淀物，导致气门粘结，发生卡阻）。此外，在航空器飞行过程中，也要避免在较小空速下持续工作。在地面试车过程中，也要保证发动机整流罩覆盖到位，保证发动机通风散热均满足相关要求。

在贫富油调节方面，要引起重视。其中，过贫、过富的混合器易导致航空发动机发生停车，导致气门卡阻。若发动机大功率工作，需要更多的燃油对发动机冷却处理，需加大富油。若航空器处于巡航功率状态，则应多调动贫油，达到排气温度峰值，便于油气进一步混合，完全燃烧，也挥发更多的铅，减少滑油中铅油泥形成。

5 对航空活塞发动机故障的展望

在航空发动机维护中，要将重心转移到前期诊断及预防上，对航空发动机落实50 小时定检制度，及时检查发动机滑油是否正常，按照规定定时更换滑油，确保滑油清洁。还要周期性检查发动机气缸压力，若发现气缸输出压力较低，表明气门导致气门黏连，无法有效关闭。此外，还要检查排气门导套间隙是否正常，若间隙较大，则发动机高温燃气容易导致滑油结胶、积碳；若气门间隙过小，气门对发动机温度变化及污染物堆积承受力降低，更易形成气门卡阻。