某新型发动机“温度传感器”故障分析与排除

谌青军 黄利 丁振国 陈华

摘要：某新型发动机定检后试飞，报“左温度传感器”故障两次。本文通过对温度传感器工作原理的阐释，结合该型发动机温度传感器控制压力异常，导致艾克兰打印“左温度传感器”的故障进行分析和研究。

关键词：温度传感器；控制压力；异常

Keywords：temperature sensor；control pressure；abnormal

1 故障现象

某新型发动机定检后试飞，在查看机载设备检测和告警系统数据时发现，飞行过程中艾克兰打印“左温度传感器”2次，持续时间分别为1s。

对飞机发动机进行排故，测量左侧温度传感器油压为10.8kgf/cm2，右侧温度传感器油压为11.6kgf/cm2，艾可兰报警，故障重现。

2 工作原理

2.1 膜盒式温度传感器组成及工作原理

膜盒式温度传感器为填充式温度传感器（结构见图1，原理见图2），用于测量发动机进气温度，由薄膜、控制压力活门、稳定回油活门、温度补偿元件、真空膜盒等构成。温度敏感元件为一螺旋管，内部充有惰性气体。当发动机进口温度升高时，螺旋管内的气体压力增大，气体压力作用到薄膜上，使薄膜左移，关小控制压力活门放油口，形成与进气温度成比的温度控制油压信号，输送给主泵调节器和喷口—加力调节器。

膜盒式温度传感器的温度控制油压形成后分成两路，一路通过分油活门、套筒、活塞组成的放大装置，将油压信号转化为主泵调节器三维凸轮的转动信号，以保证慢车状态、节流状态N2转速控制规律的实现，调节a1、a2和节流状态喷口的收放，修正发动机加速性能；另一路将油压信号输至喷口—加力调节器温度信号转换活门上腔的套筒内，控制三维凸轮上下移动，以调节液压限动最小临界截面积，并通过温度齿轮的转动修正加力供油量。

为了提高温度信号的放大精度，传动杆采取保持回油稳定和燃油温度补偿两种措施。稳定回油活门和真空膜盒，用于保持回油压力不变，当回油压力增大时，真空膜盒压缩，稳定回油活门开大，回油量增加，压力降低，直至与真空膜盒给定的回油压力相等为止。

2.2 膜盒式温度传感器切换装置

温度传感器切换装置有两个功用：一是当主或备份膜盒式传感器有故障时，发出“燃油泵附件热传感器故障（膜盒式温度传感器故障）”信号；二是当主温度传感器有故障时自动切换为备份温度传感器工作。

2.3 温度放大器

温度放大器对载有温度信号的控制油压信号进行放大，并转换成温度凸轮、三维凸轮的转动，三维凸轮轴上扇形齿角度约为130°，报温度凸轮最大转角约为130°（三维凸轮与温度凸轮安装于同一传感轴的两端）。

3 机理分析

3.1 故障模式分析

根据液压控制系统原理，膜盒式温度传感器及其执行装置在使用过程中的故障表现主要有以下四类。

1）故障信号器及其线路类故障，一般是由于线路接触不良、故障信号器内部故障引起，通常表现为飞参记录断续报故或停车通电状态下不报故。故障信号器（MCT-10C）内部积炭或触点烧蚀粘接、信号器插头根部绝缘层与电缆金属保护套发生短路等均会引起发动机试车过程中误报或停车通电状态下不报“燃油泵附件热传感器故障”。

2）仅有一个膜盒式温度传感器故障，输出的温度控制油压高或低。可能的原因有：膜盒式温度传感器压力控制活门喷嘴堵塞；膜盒式温度传感器膜片损伤；稳定回油压力异常偏低；稳定回油管路堵塞；敏感元件惰性气体外泄；稳定回油压力异常偏高，以上原因均可导致某一个膜盒式温度传感器输出温度控制油压高，从而切换活门移动，根据“油压高选”原则，按故障的膜盒式温度传感器输出的温度控制油压进行调节，伴随报“燃油泵附件热传感器故障”。

3）两个膜盒式温度传感器同时故障，一般表现在发动机气流通道有外来物进入，导致两个膜盒式温度传感器的敏感元件同时损伤，惰性气体泄漏。此时，由于切换装置中切换活门上下两腔油压差保持不变，切换装置处于中立位置，故障信号器不报故，发动机进气温度相当于T01=-60℃，慢车转速将由最小供油量控制器控制，N2维持在最小转速，最大状态N2转速偏低（约为95%），此种故障模式下推收油门转速是随动的。若两个膜盒式温度传感器均出现输出温度控制油压高故障，或一高一低时，其故障表现与“输出温度控制油压高”一致。

4）稳定回油压力异常故障，一般表现在真空膜盒损坏，稳定回油活门工作异常。当稳定回油压力偏高时，相当于发动机进气温度偏低（最低相当于T01=-60℃），此时慢车转速将由最小供油量控制器控制，N2维持在最小转速，最大状态N2转速偏低（约为95%），此种故障模式下推收油门，转速是随动的。若稳定回油压力偏低时，相当于发动机进气温度偏高（最高相当于T01在137℃以上）。其故障模式与“输出温度控制油压高”一致。

3.2 控制压力异常原因分析

前述故障发生时，机载参数记录器收到故障指令，在飞参上显示“燃油泵附件热传感器故障”一次性指令，故障维护清单（MFL）记录“5131AAAB4”代码，飞行员故障清单（PFL）没有显示。

该故障本质是两个膜盒式温度传感器输出的温度控制油压不一致，当油压大于0.5～0.6kgf/cm2时，主泵调节器上的故障信息器（MCT-10C）下腔通回油，故障信号器内部导通28V电输出告警信号，信号传输线路为：直流中收配电盒2PZ（120K）→126K/3→111K/1→111K/2→116K/6→802KXA/15，具体故障信号传输线路如图3所示。。其中，126K插头对应技术说明书上大发接线盒X107插头。

需要说明的是，主、备份膜盒式温度传感器不是在任何模式下都互为备份。膜盒式温度传感器故障后对应输出的油压发生变化，系统设计遵循“油压高选”原则，即当一个传感器出现故障，输出油压低，压差超过规定值，发动机输出故障信号，并切换至正常传感器输出的油压进行调节；输出油压高，压差超过规定值，发动机输出故障信号，为了保持发动机推力，发动机采用故障传感器输出的高油压进行调节，维持大转速，此时推油门转速不随动。

对飞参数据进行统计分析。正常情况下，在N2转速低于6%～10%时会报出“燃油泵附件热传感器故障”，在 N2转速超过6%～10%时故障消失（此时系统定压油已建立）。

因此，该发动机的故障模式为温度传感器故障，更换新件后，故障排除。

4 检查维护措施及改进建议

1）出现“燃油泵附件热传感器故障”时，无论是持续还是断续报故，一定要及时排查，不能把故障信号出现后又清消失的现象作为虚警而不处置。

2）未出现“燃油泵附件热传感器故障”，但飞参判读发现发动机各状态参数异常，尤其各状态转速有异常降低时，应及时查明故障原因，必要时可对膜盒式温度传感器进行测压检查。

3）对发动机进行日常检查维护时，目视检查膜盒式温度传感器壳体不应有打伤、变形、裂纹和松动，避免撞击膜盒式温度传感器。

4）结合发动机100小时维护工作，通过大发接线盒X107插头的3、6插针，测量故障信号器（MCT-10C）的电阻值应为0Ω。

参考文献

[1]周宗才，郑铁军.АЛ-31Ф发动机结构、特性、控制[M].西安：西北工业大学出版社，2008.

[2]谢寿生.苏二七型АЛ-31Ф加力涡扇发动机[Z].空军工程学院，1998.

作者简介

谌青军，技师，主要从事航空发动机外场技术服务保障工作。

丁振国，工程师，主要从事航空发动机故障分析及培训教育工作。

陈华，工程师，主要从事航空发动机燃油附件修理技術工作。