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        淺析航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪起動(dòng)機(jī)工作機(jī)理

        2016-12-01 02:14:38孫永王慧穎
        中國科技縱橫 2016年14期
        關(guān)鍵詞:滑油起動(dòng)機(jī)燃燒室

        孫永 王慧穎

        (中航工業(yè)黎明航服分公司,遼寧沈陽 110043)

        淺析航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪起動(dòng)機(jī)工作機(jī)理

        孫永 王慧穎

        (中航工業(yè)黎明航服分公司,遼寧沈陽 110043)

        燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)的主要部件,它本身就是一臺(tái)渦軸式燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī),其功用是在某發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子、飛機(jī)附件和發(fā)動(dòng)機(jī)附件轉(zhuǎn)動(dòng)。燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)和工作情況并不復(fù)雜,但卻是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的主要部件,一旦其發(fā)生故障,則會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)失敗。

        渦輪 起動(dòng)機(jī) 故障

        1 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)介紹

        發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)由燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)、扭矩傳遞裝置、燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)、燃燒室及渦輪起動(dòng)機(jī)補(bǔ)氧系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)燃油系統(tǒng)等組成。燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)主要由三個(gè)部分組成,即燃?xì)鉁u輪發(fā)生器模塊、自由渦輪模塊和燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)則由滑油系統(tǒng)、燃油供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、起動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)組成。

        1.1 滑油系統(tǒng)

        滑油系統(tǒng)的功用是向燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)各軸承、減速器和傳動(dòng)機(jī)匣輸送滑油,并將工作過的滑油抽出送回發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱。一般滑油系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)是連在一起的,因此滑油系統(tǒng)一般為非獨(dú)立的、開式循環(huán)系統(tǒng),它由供油系統(tǒng)和回油系統(tǒng)組成,每起動(dòng)一次,會(huì)消耗一定量的滑油。

        1.2 燃油供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)

        燃油供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功用是:①起動(dòng)時(shí)控制起動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃油流量;②限制壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子的最大轉(zhuǎn)速;③限制自由渦輪轉(zhuǎn)子的最大轉(zhuǎn)速;④根據(jù)噴嘴前油壓力,發(fā)出關(guān)斷電動(dòng)起動(dòng)機(jī)的電信號(hào);⑤根據(jù)電指令關(guān)斷向起動(dòng)機(jī)燃燒室供油。燃油供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)由4030油泵調(diào)節(jié)器和燃油噴嘴組成。

        1.3 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)起動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)

        燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)起動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)的功用是,按照起動(dòng)程序,點(diǎn)燃起動(dòng)機(jī)燃燒室的油氣混合氣。起動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)包括電動(dòng)起動(dòng)機(jī),點(diǎn)火附件,二個(gè)點(diǎn)火電嘴,最小滑油壓力信號(hào)器和自由渦輪轉(zhuǎn)速傳感器。最小滑油壓力信號(hào)器在工作油壓大于規(guī)定值時(shí)斷開。自由渦輪轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)控自由渦輪的轉(zhuǎn)速,當(dāng)轉(zhuǎn)速超過限制值時(shí),發(fā)出關(guān)斷起動(dòng)機(jī)指令。

        1.4 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)各附件的斷開時(shí)機(jī)

        1.4.1 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火附件、補(bǔ)氧附件和電動(dòng)起動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)時(shí)的斷開時(shí)機(jī)

        (1)起動(dòng)到一定時(shí)間,發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置發(fā)出指令,使燃起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火附件和補(bǔ)氧附件、電動(dòng)起動(dòng)機(jī)停止工作。

        (2)在起動(dòng)的前一段時(shí)間,如果壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí),則相應(yīng)于起動(dòng)機(jī)噴嘴前油壓達(dá)到規(guī)定值,通過電動(dòng)起動(dòng)機(jī)脫開機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào),起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火附件、補(bǔ)氧附件和電動(dòng)起動(dòng)機(jī)停止工作。

        (3)經(jīng)過一段時(shí)間后,當(dāng)起動(dòng)機(jī)噴嘴前燃油壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí),起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火附件、補(bǔ)氧附件和電動(dòng)起動(dòng)機(jī)停止工作。

        1.4.2 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)時(shí),斷開時(shí)機(jī)

        (1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到要求時(shí),由發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器向發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置發(fā)出指令,通過使起動(dòng)機(jī)計(jì)量附件上的停車開關(guān)電磁活門斷電,起動(dòng)機(jī)退出工作。

        (2)當(dāng)起動(dòng)時(shí)間達(dá)到規(guī)定值時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置向起動(dòng)機(jī)計(jì)量附件上的停車開關(guān)電磁活門發(fā)出指令,使起動(dòng)機(jī)退出工作。

        1.4.3 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中出現(xiàn)異常情況時(shí)提前關(guān)斷的時(shí)機(jī)

        (1)起動(dòng)到一定時(shí)間后,起動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)壓力仍然小于規(guī)定值,發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置向起動(dòng)機(jī)計(jì)量附件上的停車開關(guān)電磁活門發(fā)出指令,使起動(dòng)機(jī)停止工作。

        (2)起動(dòng)過程中當(dāng)起動(dòng)機(jī)排氣溫度超過最大允許值時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置接受發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器的指令,通過起動(dòng)機(jī)計(jì)量附件上的停車開關(guān)電磁活門使起動(dòng)機(jī)停止工作。

        (3)當(dāng)渦輪起動(dòng)機(jī)自由渦輪轉(zhuǎn)速超過最大允許轉(zhuǎn)速限制值時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器向發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置發(fā)出指令,通過起動(dòng)機(jī)計(jì)量附件上的停車開關(guān)電磁活門使起動(dòng)機(jī)停止工作。

        (4)在按下起動(dòng)按鈕后發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置開始工作的某時(shí)間內(nèi),并且發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于規(guī)定值,通過按壓停車按鈕,切斷電動(dòng)起動(dòng)機(jī)、補(bǔ)氧附件和停車開關(guān)電磁活門的電路,中止起動(dòng)機(jī)起動(dòng)。如發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室已經(jīng)開始工作,則必須收油門到停車位置,才能中斷發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。

        2 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)故障分析

        燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中發(fā)生故障主要有:起動(dòng)機(jī)控制油濾堵塞、熱電偶擊穿、滑油壓力過低和滑油壓力傳感器故障、起動(dòng)機(jī)功率不足等。

        2.1 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)控制油濾堵塞

        發(fā)動(dòng)機(jī)開車時(shí),當(dāng)按壓起動(dòng)按鈕后,起動(dòng)信號(hào)燈亮,起動(dòng)機(jī)風(fēng)門打開一定時(shí)間后,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)信號(hào)燈熄滅,起動(dòng)失敗。

        動(dòng)機(jī)在起動(dòng)的前一段時(shí)間主要是起動(dòng)機(jī)的起動(dòng),所以這時(shí)出現(xiàn)的故障原因可能是起動(dòng)機(jī)火系統(tǒng)故障、補(bǔ)氧系統(tǒng)故障,起動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)壓力低,或者是起動(dòng)機(jī)燃燒室斷油等幾種情況。起動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率較低;補(bǔ)氧系統(tǒng)可通過檢查氧氣瓶中的氧氣量、壓力表數(shù)值等手段排除故障。如補(bǔ)氧系統(tǒng)正常,則基本可以判斷故障原因是起動(dòng)機(jī)燃燒室斷油。這時(shí)可拆下起動(dòng)機(jī)控制燃油濾,檢查通油情況,如果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一段時(shí)間后,燃油才能通過油濾,則說明油濾太臟,堵塞起動(dòng)機(jī)控制油濾,造成燃油無法供應(yīng)到起動(dòng)機(jī),使其無法點(diǎn)火燃燒。造成此現(xiàn)象的主要原因是飛機(jī)燃油系統(tǒng)臟,具體原因可能有:燃油系統(tǒng)附件在安裝時(shí)帶入贓物、塵埃;燃油質(zhì)量差,不合規(guī)定;加油設(shè)備臟。

        2.2 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)的熱電偶擊穿

        發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中,當(dāng)起動(dòng)機(jī)排氣溫度超過最大允許值時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置接受發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器的指令,通過起動(dòng)機(jī)計(jì)量附件上的停車開關(guān)電磁活門使起動(dòng)機(jī)停止工作。

        起動(dòng)機(jī)熱電偶擊穿后,發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器會(huì)發(fā)出排氣管處溫度過高的假信號(hào),使渦輪起動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。測(cè)量熱電偶電阻,其電阻值應(yīng)不小于規(guī)定值;否則,說明熱電偶已擊穿,需更換新的熱電偶。

        2.3 滑油壓力過低或傳感器故障

        如果起動(dòng)機(jī)開始工作時(shí)滑油系統(tǒng)有故障造成滑油壓力過低,則滑油壓力傳感器就發(fā)出“滑油壓力達(dá)不到規(guī)定”信號(hào),該信號(hào)輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器控制起動(dòng)機(jī)工作一定時(shí)間后停車。

        檢查滑油系統(tǒng)的供油情況,滑油量是否符合要求,利用地面檢驗(yàn)操作臺(tái)檢查滑油壓力傳感器是否良好,確認(rèn)故障后更換新的傳感器。

        2.4 燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)功率不足導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)問題

        對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷運(yùn)轉(zhuǎn),如冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于冷運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)定轉(zhuǎn)速值,則說明起動(dòng)機(jī)的功率不足。起動(dòng)機(jī)功率不足可能出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)或者起動(dòng)溫度高于標(biāo)準(zhǔn)值。

        一般發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程是按時(shí)序邏輯控制的,先由起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到一定轉(zhuǎn)速時(shí),由綜合調(diào)節(jié)器發(fā)出信號(hào)接通燃油分配器的注油電磁活門,使燃燒室點(diǎn)火。當(dāng)起動(dòng)機(jī)的功率不足時(shí),就無法帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子到燃燒室點(diǎn)火轉(zhuǎn)速,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng),需要更換起動(dòng)機(jī)。

        如起動(dòng)機(jī)功率不足,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的前半程會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升緩慢,引起空氣流量增加緩慢,這樣就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)在前半程出現(xiàn)低壓渦輪后燃?xì)鉁囟瘸^標(biāo)準(zhǔn)值的現(xiàn)象,這時(shí)需要更換起動(dòng)機(jī)排除故障。

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