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        某型發(fā)動機(jī)喘振故障的研究

        2016-12-28 12:35:52高欣怡
        中國科技縱橫 2016年20期

        高欣怡

        【摘 要】某型航空發(fā)動機(jī)在空中訓(xùn)練中發(fā)生了喘振,導(dǎo)致渦輪葉片大部分燒毀缺失,發(fā)動機(jī)超溫停車。根據(jù)喘振的機(jī)理和發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)以及工作原理制定故障樹,并經(jīng)過一系列檢查和分析,準(zhǔn)確判斷出故障部位為燃調(diào),并查明了故障的根本原因為零件加工過程中產(chǎn)生的毛刺,導(dǎo)致偶件配合間隙變小,發(fā)生異常磨損所致。本文為排除、預(yù)防此類故障提供了解決途徑。

        【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機(jī) 喘振 停車 故障樹 燃調(diào) 毛刺

        1 前言

        喘振是氣流沿壓氣機(jī)軸線方向發(fā)生的低頻率、高振幅的振蕩現(xiàn)象。發(fā)生喘振時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,推力突然下降,排氣溫度急劇升高,嚴(yán)重時會導(dǎo)致葉片折斷,發(fā)動機(jī)停車。根本原因是氣流在葉背上發(fā)生嚴(yán)重分離,并擴(kuò)展至整個葉柵通道。

        某型渦扇發(fā)動機(jī)采取的防喘措施有:雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),進(jìn)氣導(dǎo)葉可調(diào),壓氣機(jī)中間放氣。本文介紹了該型發(fā)動機(jī)一起喘振故障的檢查與分析過程。

        2 故障現(xiàn)象

        某部一架飛機(jī)空中訓(xùn)練中,飛行員收回油門過程中,轉(zhuǎn)速異常下降至低于慢車, 排氣溫度急劇上升并超過限制值,增大和減小油門均不能解除,最終發(fā)動機(jī)空中停車。著陸后檢查發(fā)現(xiàn)高、低壓渦輪葉片大部分燒毀缺失。

        3 故障檢查與分析

        3.1 故障樹

        根據(jù)故障現(xiàn)象和飛參記錄,判斷故障為喘振導(dǎo)致發(fā)動機(jī)超溫,燒毀渦輪葉片后停車。根據(jù)喘振發(fā)生的機(jī)理,故障分析組繪制了故障樹(見圖1)。

        3.2 按故障樹排查

        按故障數(shù)底事件進(jìn)行排查,情況如下。

        (1)判讀飛參,故障發(fā)生時飛機(jī)處于平飛姿態(tài),且為單機(jī)科目,不存在“嚴(yán)重進(jìn)氣畸變”條件。

        (2)復(fù)查廠內(nèi)記錄,故障發(fā)動機(jī)氣動穩(wěn)定性檢查合格,可排除“喘振裕度不夠”的可能性。

        (3)檢查發(fā)動機(jī)的放氣活門、可調(diào)導(dǎo)向葉片動作靈活性,均正常。

        (4)拆下燃調(diào)檢查發(fā)現(xiàn)傳動軸有卡滯現(xiàn)象。

        從以上檢查情況來看,燃調(diào)存在異常情況,可能對放氣活門工作造成影響,為進(jìn)一步查明具體原因,將燃調(diào)返回承制廠進(jìn)行試驗和分解檢查。

        3.3 燃調(diào)原理及檢查情況(如圖2所示)

        燃調(diào)控制放氣活門關(guān)閉/打開的機(jī)構(gòu)原理如下:

        (1)燃調(diào)的Pn離心傳感器組件通過傳動軸感應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速增加,離心傳感器張開角度增大,反之則減小。

        (2)離心傳感器張開角度增大,Pn壓力頂針推動支座組件向右移動,使Pn杠桿順時針旋轉(zhuǎn),關(guān)小噴嘴開度,Pn油的壓力增加;反之Pn壓力減小。

        (3)當(dāng)P油壓力增加并達(dá)到克服彈簧的作用力時,分流活門向下移動,放氣活門關(guān)閉;反之,放氣活門打開。

        按以上思路分析:燃調(diào)的離心傳感器故障,引起Pn油的壓力異常,從而導(dǎo)致在規(guī)定轉(zhuǎn)速下,放氣活門未打開。通過以下檢查得到驗證:

        1)在傳動軸不轉(zhuǎn)動的情況下試驗,發(fā)現(xiàn)Pn油的壓力已達(dá)到轉(zhuǎn)速90%時的水平,在該壓力條件下,放氣活門是關(guān)閉狀態(tài)(正常應(yīng)處于打開位置)。

        2)分解燃調(diào),發(fā)現(xiàn)離心傳感器的銅軸套與傳動芯軸卡滯,二者配合表面有金屬屑和異常磨痕。進(jìn)一步分析判斷二者卡滯是由于加工過程殘留的毛刺在工作時脫落,形成多余物造成的。

        3)分解離心傳感器組件,發(fā)現(xiàn)中間支架油孔的毛刺是導(dǎo)致組件卡滯的原因。

        4)更換合格的離心傳感器組件,燃調(diào)功能恢復(fù)正常。

        4 故障結(jié)論

        由于燃調(diào)離心傳感器卡滯,當(dāng)發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)速下降到放氣活門打開轉(zhuǎn)速以下時,離心傳感器支架無法正常歸位,引起Pn指令壓力與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不符(過高),造成放氣活門未能正常打開,導(dǎo)致發(fā)動機(jī)喘振超溫,渦輪葉片燒毀后停車。

        傳感器偶件卡滯的原因是零件加工中毛刺去除不徹底,殘留毛刺在工作中脫落造成的。

        參考文獻(xiàn):

        [1]XXX11發(fā)動機(jī)技術(shù)說明書.中航工業(yè)航空動力機(jī)械研究所,2001.12.

        [2]航空燃?xì)廨啓C(jī)原理.國防工業(yè)出版社,2008.09.

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