陳 靜

（中國民用航空飛行學(xué)院綿陽分院，綿陽621000）

0 引言

CESSNA172R發(fā)動機(jī)使用slick公司的4371型雙磁電機(jī)，具有穩(wěn)定可靠的使用特性。但在長期實(shí)際的使用中，出現(xiàn)了分電樁燒蝕、電容性能下降、碳刷觸電磨損超標(biāo)、斷電凸輪軸斷裂、斷電觸電燒蝕等故障。而外場和定期維護(hù)工作中，磁電機(jī)外定時角變化導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工作性能下降或故障的次數(shù)較多，本文旨在通過研究分析導(dǎo)致磁電機(jī)外定時角“飄移”的原因，闡明發(fā)動機(jī)磁電機(jī)外定時角變化對發(fā)動機(jī)的影響，最終總結(jié)維護(hù)工作中需要注意的細(xì)節(jié)，減少外定時角變化，確保發(fā)動機(jī)工作正常、飛行安全。

1 4371型磁電機(jī)簡述

4371型磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)由開關(guān)、點(diǎn)火線圈、斷電器、電容器、分電器等組成，它產(chǎn)生高壓電并分配給各氣缸的火花塞。該磁電機(jī)基本的工作原理為永久磁鐵在鐵芯中旋轉(zhuǎn)，鐵芯上的初級線圈感應(yīng)出電動勢，斷電器觸點(diǎn)閉合時產(chǎn)生電流，當(dāng)斷電器觸點(diǎn)突然打開、突然切斷初級電流時，次級線圈感應(yīng)出相當(dāng)高的電動勢，使發(fā)動機(jī)電嘴跳火。

發(fā)動機(jī)提前點(diǎn)火角即為外定時角：缸內(nèi)混合氣燃燒有一定的速度，即火花塞跳火到氣缸內(nèi)的可燃混合氣完全燃燒時需要一定時間，但是由于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，在這樣短的時間內(nèi)曲軸卻可以轉(zhuǎn)過很大的角度。若恰好在活塞到達(dá)上止點(diǎn)時點(diǎn)火，混合氣開始燃燒時，活塞已經(jīng)開始向下運(yùn)動，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的功率下降，因此需要通過提前點(diǎn)火保證可燃混合氣產(chǎn)生的能量能夠有效的利用，提高發(fā)動機(jī)的輸出功率。Lycoming發(fā)動機(jī)提前點(diǎn)火要求為上死點(diǎn)前25°±1°，而通常說所的磁電機(jī)外定時角“飄逸”就是偏離該標(biāo)準(zhǔn)值。

2 磁電機(jī)外定時角變化對發(fā)動機(jī)的影響

在定期100小時磁電機(jī)檢查時，通過定時燈可以檢查外定時角的具體值，在航線排故檢查試車中，通過測試發(fā)動機(jī)1800RPM單磁調(diào)轉(zhuǎn)情況，可以初步判斷提前點(diǎn)火角過大或過小，提前點(diǎn)火角過大時單磁調(diào)轉(zhuǎn)少，過小時單磁調(diào)轉(zhuǎn)多。Lycoming發(fā)動機(jī)允許的調(diào)轉(zhuǎn)為0-150RPM，雙磁調(diào)轉(zhuǎn)差不能超過50RPM，經(jīng)過總結(jié)長期的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，一般單磁掉轉(zhuǎn)90-110RPM對發(fā)動機(jī)的正常工作有利。

1）當(dāng)發(fā)動機(jī)提前點(diǎn)火角過大或者過小時，都會影響發(fā)動機(jī)的正常工作。點(diǎn)火提前角過大，熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷、噪聲和振動加劇、易爆燃，造成活塞連桿受沖擊力發(fā)生變形斷裂，或氣缸超溫?fù)p壞。同時經(jīng)過長期的進(jìn)氣門故障統(tǒng)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)過大的提前點(diǎn)火角容易發(fā)生進(jìn)氣門燒蝕，氣門燒蝕會引起進(jìn)氣門“漏氣”，影響汽缸的密閉性，最終導(dǎo)致飛機(jī)起飛過程中發(fā)動機(jī)大功率工作時不穩(wěn)，出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

2）磁電機(jī)提前點(diǎn)火角過小，氣體做功困難，油耗大，排氣聲、排氣溫度升高，功率降低。在實(shí)際航線排故過程中，當(dāng)提前點(diǎn)火角過小常出現(xiàn)燃燒不充分引起的發(fā)動機(jī)下部電嘴積鉛嚴(yán)重的情況，當(dāng)電嘴積鉛后容易導(dǎo)致點(diǎn)火能量不足或者不點(diǎn)火，發(fā)動機(jī)4個氣缸中一個缸或者多個缸電嘴積鉛積碳，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

3 磁電機(jī)外定時角變化的原因

在長期的定期維護(hù)和外場排故工作中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，影響磁電機(jī)外定時角的原因包括：磁電機(jī)殼體角度的變化；凸輪頂塊的磨損松脫；鉑金觸電燒蝕，斷電間隙調(diào)整螺釘?shù)乃蓜?；分電盤分電臂和分電樁燒蝕。

1）通過同時長期跟蹤幾架CESSNA172R發(fā)動機(jī)磁電機(jī)殼體角度，發(fā)現(xiàn)在每拆/裝磁電機(jī)更換過安裝密封紙墊后，通過在機(jī)匣殼體和磁電機(jī)之間涂抹標(biāo)記膏，觀察標(biāo)記位移情況，發(fā)現(xiàn)磁電機(jī)殼體角度基本沒有變化，或出現(xiàn)非常微小變化，但不存在較大影響外定角的情況（如下圖1）。同時監(jiān)控更換幾個新磁電機(jī)到400小時送檢中的凸輪頂塊的磨損情況，發(fā)現(xiàn)有微弱磨損，可以檢測為涂在凸輪頂塊上油脂消耗和正常磨損，不存在突發(fā)性磨損過量到導(dǎo)致觸點(diǎn)間隙變小對斷電間隙的影響。

2）在每100小時定期維護(hù)和排故過程中，經(jīng)常檢查出斷電間隙調(diào)整螺釘松動和鉑金觸電燒蝕導(dǎo)致的斷電間隙變小，斷電間隙調(diào)整螺釘松動是因?yàn)樯a(chǎn)廠家對該螺釘設(shè)計(jì)原因，導(dǎo)致該螺釘容易松動。

圖1 磁電機(jī)殼體角度微小的變化

3）磁電機(jī)的外定時角一般會隨著觸點(diǎn)的燒蝕而改變。SLICK磁電機(jī)斷電器的觸點(diǎn)為鉬銥合金制成，固定接觸點(diǎn)具有一個凸起的圓表面，活動接觸點(diǎn)為平面，即觸點(diǎn)的接觸形式為點(diǎn)接觸觸點(diǎn)。因通過其的電流和壓降大小不同，以及工作環(huán)境的變化，會出現(xiàn)冷焊、熔焊、磨損、電弧和電火花等不同的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會影響觸點(diǎn)的正常工作。為了消除觸點(diǎn)的彈跳，活動接觸點(diǎn)與彈簧片壓緊成一整體，并與磁電機(jī)殼體絕緣而與電路的一次線圈相連，彈簧片由凸輪帶動，使觸點(diǎn)斷開或閉合；固定接觸點(diǎn)與底盤裝配在一起，并通過殼體接地。

磁電機(jī)是電嘴點(diǎn)火的供能源，會產(chǎn)生15000～18000 V以上的高電壓。雖然磁電機(jī)中的低壓電路是間接產(chǎn)生高壓電的部件，但是當(dāng)觸點(diǎn)在斷開的瞬間，低壓電路中一次線圈仍然會產(chǎn)生大約300～500 V的自感電動勢。這就滿足了觸點(diǎn)火花放電的條件，即觸點(diǎn)間的電壓大于270～300 V，而電流小于燃弧電流。這也是磁電機(jī)斷電器觸點(diǎn)產(chǎn)生電腐蝕的主要原因。在實(shí)際維護(hù)中發(fā)現(xiàn)4371型磁電機(jī)最常見的就是觸點(diǎn)電腐蝕中的液橋磨損。在飛機(jī)的定期維護(hù)中中分解磁電機(jī)時，常會發(fā)現(xiàn)作為陰極的固定接觸點(diǎn)上有瘤狀或針尖狀的小凸起，而作為陽極的活動接觸點(diǎn)上相應(yīng)的位置有一個小的凹坑。這是兩極之間發(fā)生了金屬轉(zhuǎn)移，造成了液橋磨損。這種情況對于需要精確內(nèi)定時的磁電機(jī)來說是非常大的危害。斷電器觸點(diǎn)的間隙是有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)的，4371型SLICK磁電機(jī)的觸點(diǎn)最大間隙為0.008～0.010英寸，而一但發(fā)生液橋磨損，就會嚴(yán)重影響觸點(diǎn)間隙的精度。這會改變發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火定時角，減弱磁電機(jī)的電壓輸出，引起磁電機(jī)掉轉(zhuǎn)過多，從而影響發(fā)動機(jī)的輸出功率，嚴(yán)重時會造成發(fā)動機(jī)工作不穩(wěn)定。

圖2 觸點(diǎn)燒蝕區(qū)域

4 總結(jié)

通過長期的統(tǒng)計(jì)和研究，可以得出導(dǎo)致磁電機(jī)外定時角變化的主要原因?yàn)橛|點(diǎn)燒蝕導(dǎo)致的觸點(diǎn)間隙發(fā)生變化。故在4371型SLICK磁電機(jī)的日常維護(hù)中，建議：

1）在分解時如果發(fā)現(xiàn)斷電器觸點(diǎn)有液橋磨損，應(yīng)更換斷電器，同時檢查斷電間隙調(diào)整螺釘是否松動，松動時需按力矩值重新擰緊并打標(biāo)記。

2）在檢查斷電器觸點(diǎn)的腐蝕磨損情況時，不要掰動活動觸點(diǎn)彈簧片角度過大，也不要用力過猛，以防止彈簧片損壞變形。

3）在對觸點(diǎn)進(jìn)行簡單修復(fù)時，嚴(yán)格注意清潔，因?yàn)橛|點(diǎn)極硬，對它們進(jìn)行銼修和打磨會使金屬碎粒嵌入觸點(diǎn)的工作表面，引起熱量集中和觸點(diǎn)的熔焊。

4）對于觸點(diǎn)上的污染物，應(yīng)該用酒精和綢布或麂皮清潔。

5）日常檢查時要保持磁電機(jī)通氣孔通暢，防止發(fā)動機(jī)清洗劑和洗滌油進(jìn)入通氣孔，避免磁電機(jī)內(nèi)部受污染。

［1］Cessna 172R Maintenance Manual[Z].2013.

［2］南勇濤.TCM S-20/200磁電機(jī)內(nèi)定時和外定時[Z].2011.

［3］周成鴻.CESSNA-172R型飛機(jī)機(jī)型培訓(xùn)教材[M].2003.

［4］魏武國,朱恒宇.大陸IO—240A&B航空活塞發(fā)動機(jī)磁電機(jī)安裝及外定時調(diào)節(jié)[Z].2013.

［5］段容宜.航空磁電機(jī)故障與維護(hù)淺析[Z].2011.