趙光學(xué)

【摘 要】簡述發(fā)動機最大狀態(tài)調(diào)節(jié)計劃和α1、α2氣流通道調(diào)節(jié)計劃。利用發(fā)動機調(diào)節(jié)計劃和壓氣機速度三角形原理分析故障發(fā)動機的參數(shù)變化。制定發(fā)動機故障排除方案，通過工作確定高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片傳動機構(gòu)卡滯是導(dǎo)致發(fā)動機參數(shù)隨動緩慢的根本原因。高壓壓氣機可調(diào)靜子傳動機構(gòu)經(jīng)過石墨潤滑可以有效減小運動部件摩擦阻力，確保發(fā)動機參數(shù)恢復(fù)正常。但高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片傳動機構(gòu)卡滯原因還需進一步確定。

【關(guān)鍵詞】α2上升慢 高壓可調(diào)靜子葉片轉(zhuǎn)動機構(gòu) 卡滯

1引言

為提高壓氣機的穩(wěn)定裕度，發(fā)動機通過液壓機械系統(tǒng)根據(jù)高壓轉(zhuǎn)子的換算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)高壓壓氣機進口、一級和二級導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)角。 發(fā)動機在使用過程中多次出現(xiàn)發(fā)動機參數(shù)隨動緩慢、加速性檢查不合格故障。經(jīng)檢查確認高壓壓氣機可調(diào)靜葉片傳動機構(gòu)卡滯故障是引起發(fā)動機參數(shù)隨動緩慢的根本原因。

本文主要敘述了發(fā)動機最大狀態(tài)燃油流量調(diào)節(jié)計劃和α1、α2氣流通道調(diào)節(jié)計劃。利用發(fā)動機調(diào)節(jié)計劃和壓氣機速度三角形原理進行故障發(fā)動機參數(shù)n1、T4和α2變化分析。通過石墨潤滑傳動機構(gòu)工作可以有效減小傳動機構(gòu)運動摩擦阻力，確保發(fā)動機參數(shù)恢復(fù)正常。但高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片傳動機構(gòu)卡滯原因還需進一步確定。

2 故障現(xiàn)象描述

發(fā)動機加速性規(guī)定如下：“以1～2秒時間移動發(fā)動機油門操縱桿，從慢車狀態(tài)加速到最大狀態(tài)（目測從移動發(fā)動機油門操縱桿開始至低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1達到低于最大狀態(tài)的2%時為止）的加速時間為5～7秒。

故障發(fā)動機現(xiàn)象表現(xiàn)為油門桿在1～2秒內(nèi)由慢車狀態(tài)推至最大狀態(tài)，發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2隨油門桿快速上升至100%后穩(wěn)定，低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1和高壓壓氣機導(dǎo)向器轉(zhuǎn)角α2經(jīng)過約35秒后分別穩(wěn)定在92%和101刻度，渦輪溫度T4值經(jīng)過約50秒后穩(wěn)定在752℃。

3 發(fā)動機調(diào)節(jié)計劃

3.1低壓壓氣機進口導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)角α1調(diào)節(jié)計劃

發(fā)動機正常工作時，由發(fā)動機綜合調(diào)節(jié)器和主泵調(diào)節(jié)器根據(jù)n1換算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)低壓壓氣機進口導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)角α1，以提高低壓壓氣機工作穩(wěn)定性。

將故障發(fā)動機低壓壓氣機進口導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)角α1與n1換算變化關(guān)系逐一進行描點，可以看出故障發(fā)動機α1隨n1換算轉(zhuǎn)速變化曲線在過渡狀態(tài)α1角度允許邊界范圍之內(nèi)，因此α1角度隨動變化符合α1=f（n1換算）的調(diào)節(jié)規(guī)律。

3.2高壓壓氣機導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)角α2調(diào)節(jié)計劃

根據(jù)高壓轉(zhuǎn)子n2換算轉(zhuǎn)速，由主泵調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)高壓壓氣機進口導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)角α2，可以提高高壓壓氣機的穩(wěn)定裕度。

將故障發(fā)動機高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片轉(zhuǎn)角α2與n2換算變化關(guān)系逐一進行描點，可以看出當n2換算轉(zhuǎn)速在78%時，故障發(fā)動機α2隨動變化曲線α2超出過渡狀態(tài)允許邊界的右邊界，即α2角度隨動變化不符合α2=f（n2換算）的調(diào)節(jié)規(guī)律。因此高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片位置α2不符合α2=f（n2換算）變化的規(guī)律。

4 故障原因分析

（1）發(fā)動機參數(shù)變化原因分析。故障發(fā)動機進口空氣溫度為276K，此時發(fā)動機在最大狀態(tài)的調(diào)節(jié)計劃應(yīng)該執(zhí)行T1*在25℃～137℃時的控制規(guī)律，即采用的是T4max=C，πT=C，n1、n2隨T1*的升高而降低的控制規(guī)律。

查詢記錄：最大狀態(tài)T4溫度限制值為831℃，而該發(fā)動機故障時的T4溫度值經(jīng)歷近50秒后才達到752℃并趨于穩(wěn)定，說明T4燃油控制通道并未起到調(diào)節(jié)作用，發(fā)動機此時未按照T4max=C的調(diào)節(jié)規(guī)律進行。

通過進一步分析發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)動機n2轉(zhuǎn)速在油門桿推至最大狀態(tài)后4秒鐘達到101%。查詢記錄，最大狀態(tài)綜合調(diào)節(jié)器n2通道限定值n2轉(zhuǎn)速為100.7%，可以確定此時發(fā)動機燃油控制規(guī)律實際為n2調(diào)節(jié)通道在起限制作用。

發(fā)動機的設(shè)計狀態(tài)選在亞音速、中低空條件下，其設(shè)計參數(shù)針對高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2和高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片位置α2而言，發(fā)動機在設(shè)計狀態(tài)時，α2角度為112°～116°，高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片開度最大，空氣流量也最大，進氣迎角為零，與n2轉(zhuǎn)速相匹配，此時壓氣機工作狀態(tài)良好。

綜上分析可以看出，當α2角滯后于α2=f（n2換算）對應(yīng)的標準值時，就會使高壓壓氣機進氣迎角變?yōu)樨撝?，?dǎo)致轉(zhuǎn)子負載變輕，從而使n2轉(zhuǎn)數(shù)很快到達綜合調(diào)節(jié)器n2通道限制值。n2通道起作用后，就會通過電磁活門使主泵調(diào)節(jié)器限制供油，從而導(dǎo)致了T4溫度、n1轉(zhuǎn)速偏低。

（2）α2調(diào)節(jié)滯后原因分析。推油門時，發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸增大。通過n2換算轉(zhuǎn)速指令形成裝置隨動活塞的右移，帶動高壓壓氣機導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)器的杠桿繞活動支點順時針轉(zhuǎn)動，使分油活門左移，打開了定壓油通往作動筒活塞右腔和活塞左腔通回油的油路，活塞在左右油壓差作用下左移，使高壓壓氣機導(dǎo)流葉片朝增大高壓壓氣機空氣流量方向轉(zhuǎn)動。隨著高壓壓氣機導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)動，通過反饋鋼索和反饋凸輪以及杠桿機構(gòu)，使分油活門右移，關(guān)小作動筒左右腔的油路，活塞左移速度減慢。當分油活門回到中立位置時，重新蓋住活塞左右腔的油路，調(diào)節(jié)過程結(jié)束，導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)角與發(fā)動機新的工作狀態(tài)相適應(yīng)。

（3）引起α2上升速度緩慢的原因可以從以下兩個方面進行分析：

1）高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片作動筒故障。高壓壓氣機可調(diào)靜子葉片作動筒內(nèi)部由密封圈分隔成有桿腔和無桿腔。當密封圈損壞時如果推油門時無桿強腔燃油就會滲漏到有桿腔，導(dǎo)致作用在作動筒活塞上的壓差變小，從而導(dǎo)致α2上升速度滯后于n2換算的增大速度。

另外，如果作動筒殼體（無桿腔）漏油或者作動筒活塞卡滯，同樣會導(dǎo)致α2上升緩慢。

2）高壓壓氣機可調(diào)葉片轉(zhuǎn)動機構(gòu)卡滯。整個轉(zhuǎn)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動部件很多，如果某些轉(zhuǎn)動部件的裝配間隙出現(xiàn)變化，或者摩擦力矩變大，就會使整個轉(zhuǎn)動機構(gòu)出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，從而使整個轉(zhuǎn)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動的總合力超過標準，導(dǎo)致發(fā)動機在增大轉(zhuǎn)速的過程中，α2角度滯后于n2換算的變化速度。

5 故障的排除

依據(jù)上述排故方案確定故障發(fā)動機參數(shù)隨動慢的根本原因為高壓壓氣機可調(diào)靜子傳動部件運動卡滯、不靈活。斷開兩側(cè)高壓壓氣機可調(diào)靜子的液壓作動筒。用測力計測量，檢查進口、1級和2級靜子操縱機構(gòu)開始移動的總合的力為30 Kgf，并有卡滯現(xiàn)象。該故障模式可以通過配制石墨潤滑傳動機構(gòu)來排除。

參考文獻：

[1]廉小純，吳虎.航空燃氣輪機原理 上冊.國防工業(yè)出版社，2001.