西锐SR20 G6飞机EGT温度异常故障分析与处理

徐敏

（中航通用飞机有限责任公司，广东珠海 519000）

一、西锐SR20 G6飞机发动机供油系统和排气系统概述

西锐SR20 G6飞机配备的发动机是Lycoming IO-390-C3B6，它是一款马力为215HP、水平对置的四缸、燃油直喷式、下部排气方式的活塞直喷式发动机。

（一）SR20 G6飞机供油系统原理

SR20飞机发动机供油系统的特点是多喷嘴、连续型供油，它通过控制燃油流量来匹配发动机的进气量。油门位置的移动、发动机转速的调整，或两者组合式的变化，都会导致燃油流量与发动机进气量的匹配值改变。

其燃油的供给是通过发动机驱动的燃油泵从油箱中抽出，然后直接被输送到了燃油伺服器，它在燃油伺服器里根据发动机和环境条件进行计量匹配（燃油伺服器与驾驶舱混合比操纵杆相连）。

燃油分配器包含一个隔膜腔和4个燃油输出端口。当燃油压力达到约0.5 psi时，歧管阀允许燃油进入歧管中的四个端口。隔膜腔中的弹簧薄膜连同带孔柱塞一起工作，柱塞通过油管路将精确的燃油分配给喷嘴。其燃油系统中还配备了一个电动燃油泵，用于发动机启动和空中备份使用。

（二）SR20 G6飞机排气系统原理

发动机排气系统包括排气总管、集热器焊接件、热交换器、尾气管以及相关的滑动接头、球接头、对接接头和紧固件。

排气系统将发动机的废气直接从排气口输送到机身下方的整流罩外面。所有排气系统元件均由不锈钢、耐高温材料制造。

发动机曲轴转速是接收来自RH磁电机的速度信号，歧管压力是接收来自安装在发动机歧管的传感器信号，排气温度(EGT)是接收来自四个单独的传感器(每个气缸排气管一个)的信号，气缸盖温度(CHT)是由接收来自四个单独的传感器(每个气缸一个)的信号，均通过GEA71微处理器解码传感器信息并将数据传输到PFD和MFD上显示出来。

图1 SR20 G6飞机的发动机参数指示原理

二、SR20 G6飞机EGT温度偏高故障分析与处理

根据2020年度某制造公司对SR20 G6飞机的故障统计显示，生产试飞167个架次、转场飞行86个架次，累计投入飞机约40架、全年飞行小时数超过450小时，统计故障179条，仅EGT温度偏高的故障出现了21次。所以，为了提高飞机的维护可靠性，降低飞机生产过程中的故障率，针对EGT温度异常的故障建立了故障树分析，如图2所示。

图2 SR20 G6飞机的EGT温度异常的故障树

（一）故障原因分析与解决方案

参照前面提及的飞机发动机供油和排气系统的原理以及活塞发动机的工作特性，研究汽缸异常的原因，根据由简到繁的维修原则进行排故思路梳理，如图3。

图3 EGT温度指示异常的排故思路分析图

1.电气元器件故障

EGT传感器是从每个汽缸的底部采集数据后传输到GEA71计算器进行处理后将数据在PFD和MFD上显示出来。GEA71计算器安装在MFD显示器后面。

原因分析：（1）EGT传感器探头被污染或探头损坏，导致传输到GEA71计算器的数据错误，GEA71分析处理输出到PFD和MFD上的数据是错误的。（2）EGT传感器探头正常且未被污染，但它与GEA71的连接线接头被污染或干扰，导致从EGT传感器出来到GEA71计算器的数据失真，导致GEA71计算器处理的数据不是真实数据，从而PFD和MFD上的数据是错误的。（3）GEA71计算器自身故障，导致传输到PFD和MFD上的数据是错误的。

处理方式：（1）用肉眼无法辨认EGT传感器的探头是否正常，可以直接将其更换后进行地面启动发动机观察EGT温度指示故障是否排除。此处建议串换成飞机上现有的EGT传感器，以免出现新串件的EGT传感器自身异常的其他因数。

（2）电子线路若故障，除断线等可肉眼观测到外，最直接的方式是串换件测试。此处建议串换该飞机另一个汽缸的电子连接线，可以分别分析串换件前后的差别。在串换件安装时，最好将EGT传感器的电子插头进行清洗，以免接头处的污染造成了电子线路的输出数据异常，从而导致数据失真。

（3）GEA71是个接收和传输飞机机身和发动机传感器的计算器。若它自身故障会在PFD上显示其代码。

总结：电器元器件故障最直接、快速的方式就是串换件定位故障，现在的电子元器件整体结构性好，串换件所需的维护时间成本较低。统计从2020年度串换EGT传感器定位故障的次数来看，解决了50%的故障，避免了后续复杂繁琐的维护工作，尤其在飞行任务或外场作业时，串换电子元器件是排故的优先项。

2.点火角度不同步

点火系统是由磁电机、点火线圈、火花塞和点火开关组成的。右侧磁电机负责发动机右侧下部和左侧上部的火花塞点火，左侧磁电机负责发动机右侧上部和左侧下部的火花塞点火。

这个故障特性与活塞发动机本身的工作原理有关。活塞发动机的工作由四个行程组成，即进气行程、压缩行程、做工行程和排气行程，在这个过程中，活塞上下往复运动四个行程对应了发动机曲轴旋转两周。

汽缸的点火是由磁电机励磁高压传输到每个汽缸的火花塞，火花塞的中心电极和接地电极产生火花，此时配合供油系统将雾化的燃油喷入汽缸，所以火花塞的点火时间和燃油喷入汽缸的时间需要配合得十分默契，从而导致汽缸做功输出降低或影响汽缸寿命。雾化燃油喷入的时间是固定的，所以维护工作中仅能对点火时间进行调整。

原因分析：（1）发动机外定时不一致。磁电机的外定时的含义是，在将磁电机安装到发动机上的时候，为了使火花塞在汽缸最有力的工作位置放电点火，从而使发动机输出的功率达到最大，即核心问题是寻找汽缸的提前点火角。缸内混合气燃烧有一定的速度，即火花塞跳火到气缸内的可燃混合气完全燃烧时需要一定时间，但是由于发动机的转速很高，在这样短的时间内曲轴却可以转过很大的角度。若恰好在活塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时，活塞已经开始向下运动，导致发动机的功率下降，因此需要通过提前点火保证可燃混合气产生的能量能够有效地利用，提高发动机的输出功率。Lycoming IO-360-C3B6发动机提前点火要求为上死点前20°-25°（图4磁电机外定时角度），而通常所说的磁电机外定时角“飘逸”就是偏离该标准值。

图4 磁电机外定时角度

当发动机提前点火角过大或者过小时，都会影响发动机的正常工作。点火提前角过大，热负荷、机械负荷、噪声和振动加剧、易爆燃，造成活塞连杆受冲击力发生变形断裂，或气缸超温损坏。同时经过长期的进气门故障统计中，发现过大的提前点火角容易发生进气门烧蚀，气门烧蚀会引起进气门“漏气”，影响汽缸的密闭性，最终导致飞机起飞过程中发动机大功率工作时不稳，出现抖动现象。磁电机提前点火角过小，气体做功困难，油耗大，排气声，排气温度升高，功率降低。在实际航线排故过程中，当点火角过小常出现燃烧不充分引起的发动机下部电嘴积铅严重的情况，当电嘴积铅后容易导致点火能量不足或者不点火，发动机4个气缸中一个缸或者多个缸电嘴积铅积碳，会导致发动机出现抖动现象。但在新飞机的生产试飞中上述现象的可能性较小，我们能观察到上述现象的苗头就是汽缸的EGT温度指示异常。

（2）磁电机内定时不同步。磁电机内定时是在维护手册中明确规定了每500小时需对其进行检查，在运行维修单位此项维护工作也是关键项。但对于新飞机来说，刚出厂的磁电机这项故障的可能性非常低。

总结：当发现EGT温度指示异常时，确认与电子元器件无关后，可以对发动机进行外定时工作，对应汽缸的火花塞进行清洗工作。

3.温度指示异常的汽缸进油量不正常

供油的多少和供油的时间也会对EGT温度造成一定的影响。SR20 G6飞机的供油原理已在前面描述了，且每个汽缸的供油时间是由磁电机点火角度和发动机本身的固有特性确定的，现能快速处理的就是判断供油量的多少。

原因分析：从前面的供油原理图中看出，发动机区域的供油部件主要有燃油伺服阀、燃油分配器、燃油电动泵、燃油管路和燃油喷嘴。燃油喷嘴是燃油进入汽缸前的最后一个零件，可以将所有的燃油喷嘴与汽缸断开，在每个燃油喷嘴下放置一个容器，然后给飞机通电，用燃油电动泵泵油。（此步骤需在有安全警戒的前提下进行，以防次生灾害）计时操作，在规定的时间内，记录每个燃油喷嘴输出的燃油。若发现某一燃油喷嘴输出的燃油量明显与其他的不一致。首先考虑清洗燃油喷嘴和燃油分配器到燃油喷嘴的燃油管路。清洗后，再次计时泵油查看燃油喷嘴的输出量。若燃油喷嘴的输出量未有改善，则考虑燃油分配器的问题，可以串件检查。

总结：当发现EGT温度指示异常时，排除前述排故步骤未见明显转好趋势，从燃油供油量入手检查。

4.汽缸故障

发动机汽缸故障不会仅表现在EGT独立的现象，会伴随着滑油温度、滑油压力、CHT温度等其他现象。

（二）故障处理的总结

为了验证以上述判断，结合现场排故经验，根据排除法逐一制订方案进行EGT温度异常故障，进行任何方案时必须严格按照西锐SR2X型飞机维护手册要求进行操作，仔细查找原理图，每次工作完必须严格按照飞行员操作手册进行地面试车验证。

三、结束语

EGT温度是判断汽缸工作的重要参数，而汽缸工作的安全性和可靠性直接影响飞机的飞行安全。本文通过对西锐SR20 G6发动机EGT温度异常故障原理分析，基于其故障现象，相关排故思路和方法可以引申到类似故障排故，梳理系统工作原理，简化排故思路，提高排故效率。