芮剛

(中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽(yáng) 110043)

發(fā)動(dòng)機(jī)喘振故障淺析

芮剛

(中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧沈陽(yáng) 110043)

喘振是氣流沿壓氣機(jī)軸線方向發(fā)生的低頻率(每秒十幾次)高振幅的一種氣流振蕩現(xiàn)象,它對(duì)壓氣機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的工作有嚴(yán)重威脅,喘振的外部現(xiàn)象表現(xiàn)為放炮聲,音調(diào)低沉,出現(xiàn)強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng),即“前擁后堵”。出口總壓力脈動(dòng)的波幅可達(dá)喘振點(diǎn)上壓氣機(jī)總壓升高的75%,流量和速度也出現(xiàn)大幅度的脈動(dòng)。本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)的故障現(xiàn)象及發(fā)動(dòng)機(jī)防喘、消喘系統(tǒng)的工作原理作出了簡(jiǎn)要的闡述和分析。

喘振 防喘 消喘

1 發(fā)動(dòng)機(jī)喘振原因分析

發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有防喘和消喘兩種機(jī)制。防喘系統(tǒng)通過(guò)一系列防喘措施使發(fā)動(dòng)機(jī)避免進(jìn)入喘振狀態(tài)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。消喘系統(tǒng)通過(guò)“減少進(jìn)氣、排氣、切油”等措施使發(fā)動(dòng)機(jī)脫離喘振狀態(tài)。

安裝在高壓壓氣機(jī)第9級(jí)整流葉柵通道的喘振信號(hào)器將感受到的空氣壓力變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器，綜合調(diào)節(jié)器根據(jù)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速N2，向發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)載記錄系統(tǒng)發(fā)出消喘信號(hào)。如圖1所示。

出現(xiàn)喘振信號(hào)的情況有兩種：一是發(fā)動(dòng)機(jī)氣流通道發(fā)生喘振或有喘振趨勢(shì)，喘振信號(hào)器向綜合調(diào)節(jié)器發(fā)出電壓信號(hào)；二是喘振信號(hào)器電路出現(xiàn)故障，發(fā)出“喘振”的虛假信號(hào)。本文僅討論發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)發(fā)生喘振的情況。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)的防喘措施

設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)通常采用以下方法防止喘振：①壓氣機(jī)中間級(jí)放氣(對(duì)于增壓比在10以上的多級(jí)壓氣機(jī)，防喘效果不明顯)；②可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)流葉片和整流器葉片；③可變進(jìn)口通道面積；④雙軸(雙轉(zhuǎn)子)壓氣機(jī)。

3 消喘、防喘系統(tǒng)組成及工作原理

消喘系統(tǒng)的功用是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生喘振(出現(xiàn)“K1”指令信號(hào))時(shí)，通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供油量和幾何通道，使發(fā)動(dòng)機(jī)退出喘振狀態(tài)。采取的具體措施是減少進(jìn)氣量，短時(shí)間切油，放大噴口(消除前擁后堵)，接通遭遇起動(dòng)，恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)原穩(wěn)定狀態(tài)。防喘系統(tǒng)的功用是當(dāng)發(fā)射導(dǎo)彈(出現(xiàn)“K2”指令信號(hào))時(shí)，為了預(yù)防導(dǎo)彈尾氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，放下進(jìn)氣道斜板，減少發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量；發(fā)動(dòng)機(jī)加力狀態(tài)時(shí)進(jìn)行加力遭遇起動(dòng)；減少低壓和高壓壓氣機(jī)的進(jìn)氣量；放大噴口以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定裕度。

以下簡(jiǎn)要介紹消喘系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和工作過(guò)程。

消喘系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)中的防喘保護(hù)裝置、空氣壓力受感部、喘振信號(hào)器、主泵調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)им3、發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)器、噴口調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)им4。

空氣壓力傳感器將高壓壓氣機(jī)(九級(jí))后的空氣總壓(P02)和靜壓(P2)輸送給喘振信號(hào)器。當(dāng)壓差？Pck發(fā)生變化時(shí)，喘振信號(hào)器的輸出電壓也隨之改變，該輸出電壓被傳輸?shù)骄C合調(diào)節(jié)器的防喘保護(hù)機(jī)構(gòu)。

綜合調(diào)節(jié)器通過(guò)邏輯判斷發(fā)出指令到執(zhí)行裝置和起動(dòng)自動(dòng)器。

3.1 預(yù)防喘振組件

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)消喘系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)圖

當(dāng)發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)，從飛機(jī)電路傳來(lái)的+27伏電壓作用到標(biāo)準(zhǔn)器上，形成K2指令，并經(jīng)時(shí)間給定網(wǎng)絡(luò)延時(shí)(4±0.5)秒(從最后一次接到“發(fā)射武器按鈕”指令算起)，分五路傳輸?shù)揭韵陆M件：第一路到進(jìn)氣道控制系統(tǒng)(APB)，放下調(diào)節(jié)板，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量；第二路是到加力控制與信號(hào)組件(ВУФ)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在加力狀態(tài)則進(jìn)行加力遭遇起動(dòng)；第三路是到低壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)通道(им 8)；第四路是到或門(mén)；第五路是到功率放大器，作用到им2上，是發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何通道產(chǎn)生作用，提高穩(wěn)定裕度，另外，從功放輸出的信號(hào)，還傳輸?shù)交蜷T(mén)上，并經(jīng)過(guò)時(shí)間給定網(wǎng)絡(luò)保持(8±1.6)秒，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)裝置(АПД)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入起動(dòng)狀態(tài)。

3.2 消除喘振組件

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，高壓壓氣機(jī)后的脈動(dòng)空氣壓力，經(jīng)喘振信號(hào)器傳輸?shù)溅ck測(cè)量器，從ΔPck測(cè)量器輸出的信號(hào)分成五路，第一路到T4*燃?xì)鉁囟日{(diào)節(jié)通道，用以補(bǔ)償熱電偶的慣性；第二路到喘振信號(hào)器檢查電路，如果Pck測(cè)量器的輸出電壓為零，則喘振信號(hào)器檢查電路輸出信號(hào)到РТГ，并關(guān)閉開(kāi)關(guān)電路，切斷消喘系統(tǒng)；第三路到帶通濾波器，檢查信號(hào)的脈動(dòng)分量ΔPck.П；第四路到低頻濾波器和生成器，監(jiān)測(cè)信號(hào)的直流分量ΔPck.cp；第五路到匹配裝置，傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)地面檢查記錄儀КЗА。

從帶通濾波器和低頻濾波器出來(lái)的信號(hào)送入A值測(cè)量器，形成A值輸往時(shí)間給定網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)n2＜85%時(shí)，K1指令被延遲(0.125±0.025)秒輸出；n2≥85%，“K1”指令信號(hào)延遲0.05秒后輸出；“K1”指令信號(hào)解除后，延遲(0.225±0.025)秒消失。從時(shí)間給定網(wǎng)絡(luò)出來(lái)的信號(hào)分成兩路，一路輸往與門(mén)，與n2≥35%信號(hào)一起輸往監(jiān)控告警系統(tǒng)和機(jī)載參數(shù)記錄系統(tǒng)；一路與T4*調(diào)節(jié)通道來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)超溫信號(hào)一起輸往或門(mén)。從或門(mén)出來(lái)的信號(hào)也分成兩路，一路和n2≥35%信號(hào)一起經(jīng)與門(mén)，輸往加力自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)，協(xié)調(diào)雙發(fā)推力，避免一側(cè)推力過(guò)大，造成飛機(jī)操作困難；一路與載有n2≥35%信號(hào)，H＞2000米或M＞0.65的與門(mén)15的輸出信號(hào)一起，輸往與門(mén)，從與門(mén)輸出的信號(hào)分成三路，一路輸?shù)郊恿刂婆c信號(hào)組件(ВУФ)，和低壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)通道(PHA)；一路經(jīng)時(shí)間給定網(wǎng)絡(luò)，功率放大器，將K1指令輸給飛行前檢查組件(ВПК)，電磁活門(mén)(им4)，進(jìn)氣道自動(dòng)調(diào)節(jié)器(АРВ)和或門(mén)；第三路到或門(mén)，與來(lái)自T4*調(diào)節(jié)通道得起動(dòng)超溫信號(hào)一起輸往時(shí)間給定網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)功率放大器，到飛行前檢查組件(ВПК)，電磁活門(mén)(им3)和或門(mén)，從或門(mén)出來(lái)的信號(hào)用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行遭遇起動(dòng)。

[1]呼萬(wàn)豐.《蘇二七飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維護(hù)》.中國(guó)人民解放軍空軍裝備部,2006.

[2]廉小純,吳虎.《航空燃?xì)廨啓C(jī)原理上冊(cè)》.國(guó)防工業(yè)出版社,2001.