尹華兵

（中國民航飛行學(xué)院遂寧分院，四川遂寧629001）

Cessna 172R飛機(jī)發(fā)動機(jī)大功率抖動故障分析

尹華兵

（中國民航飛行學(xué)院遂寧分院，四川遂寧629001）

Cessna 172R飛機(jī)是目前世界上產(chǎn)量最大的輕型飛機(jī)，該機(jī)型是用于飛機(jī)駕駛員訓(xùn)練性能較好的飛機(jī)之一，是國內(nèi)最主要的初級教練機(jī)。針對Cessna 172R飛機(jī)多次發(fā)生大功率抖動故障，對發(fā)動機(jī)抖動原因進(jìn)行了總結(jié)，結(jié)合飛機(jī)SD卡中數(shù)據(jù)對該機(jī)發(fā)生大功率抖動時對發(fā)動機(jī)工況進(jìn)行了分析，找到了故障根本原因，提出了有針對性的維護(hù)、使用要求，從而有效避免該類故障的再次發(fā)生。

Cessna 172R飛機(jī)；發(fā)動機(jī)；駕駛員；初級教練機(jī)

Cessna 172R飛機(jī)被譽(yù)為美國賽斯納公司的經(jīng)典之作。這是目前世界上產(chǎn)量最大的輕型飛機(jī)，也是國內(nèi)通用航空使用數(shù)量最多的飛機(jī)，該機(jī)型是用于飛機(jī)駕駛員訓(xùn)練性能較好的飛機(jī)之一，是國內(nèi)最主要的初級教練機(jī)，如圖1所示。

圖1 Cessna 172R型飛機(jī)

1 故障現(xiàn)象

某訓(xùn)練單位在某日飛行訓(xùn)練中，機(jī)組反映起飛爬升過程中發(fā)動機(jī)抖動，機(jī)組收油門后發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)。根據(jù)平時的日常維護(hù)結(jié)果，發(fā)動機(jī)抖動是一類常見的故障。

第一次機(jī)務(wù)排故情況：地面試車為1 800 rmp時，檢查磁電機(jī)掉轉(zhuǎn)及電咀工作正常。檢查高壓導(dǎo)線狀況良好，下部電咀有部分積鉛，清潔全部（4個汽缸）電咀，地面試車檢查發(fā)動機(jī)全油門偶有抖動，單磁全油門時，發(fā)動機(jī)抖動，更換2個磁電機(jī)電容后，發(fā)動機(jī)工作正常。使用44 h后，機(jī)組再次反映起飛爬升過程中發(fā)動機(jī)抖動。

第二次排故情況：清潔全部（4個汽缸）電咀，后地面試車發(fā)動機(jī)全油門工作正常，全油門時左磁電機(jī)單磁工作偶有抖動，根據(jù)故障情況更換左磁電機(jī)，地面試車檢查發(fā)動機(jī)工作正常。使用7 h后，機(jī)組反映起飛爬升過程中發(fā)動機(jī)再次抖動。查閱機(jī)隊(duì)故障信息，同批次兩架飛機(jī)在使用超過400 h后也出現(xiàn)同樣故障。

2 初步原因分析

Cessna 172R飛機(jī)發(fā)動機(jī)是水平對置氣冷式四缸活塞發(fā)動機(jī)，如果某一汽缸的輸出功率明顯不足，則會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)曲軸兩邊受力不平衡，出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。汽缸輸出功率受各種因數(shù)的影響，常見的原因如下：①電咀受到潮氣或沉積物的污染（積碳、積鉛、滑油等）★；②電咀自身性能衰減★；③磁電機(jī)定時不準(zhǔn)確★；④磁電機(jī)故障（電容、觸點(diǎn)、內(nèi)定時等）★；⑤不正確的混合比（過富油或過貧油）★；⑥不正確的電咀間隙；⑦電咀墊片處滲漏；⑧高壓導(dǎo)線絕緣層老化；⑨燃油分配系統(tǒng)故障。

注：帶“★”的為常見的故障原因。

根據(jù)三架飛機(jī)故障發(fā)生時發(fā)動機(jī)相關(guān)系統(tǒng)部件（進(jìn)氣系統(tǒng)，燃油分配系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)）的詳細(xì)檢查情況及地面試車檢查，結(jié)合SD卡中數(shù)據(jù)，對發(fā)動機(jī)在不同工作狀態(tài)下的運(yùn)行時間、燃油流量、排氣溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)綜合分析，判定認(rèn)為此次多起發(fā)動機(jī)大功率抖動故障是由于發(fā)動機(jī)使用過程電咀點(diǎn)火性能降低（降低的原因主要有污染、自身性能衰減）直接導(dǎo)致的。

圖2 起飛爬升過程中發(fā)動機(jī)抖動時發(fā)動機(jī)工況截圖

飛機(jī)運(yùn)行過程中，電咀受到污染（積碳、積鉛、滑油等），使其點(diǎn)火性能降低，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)抖動。詳見發(fā)動機(jī)工況截圖，如圖2所示（在此僅附1架飛機(jī)分析部分截圖，其他飛機(jī)情況基本相同）。

圖3 起飛前發(fā)動機(jī)工況截圖

從圖2可明顯看出，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（RPM—藍(lán)色曲線）發(fā)生了輕微的波動，即機(jī)組感知的發(fā)動機(jī)抖動。

此時，發(fā)動機(jī)燃油流量（FF—綠色曲線）基本穩(wěn)定，1缸和2缸的排氣溫度（EGT—1缸黃色、2缸紅色曲線）基本穩(wěn)定，但3缸和4缸排氣溫度（EGT—3缸灰色、4缸粉色曲線）波動明顯。波動的主要原因是由于電咀點(diǎn)火性能降低，詳見圖3。

從圖3可明顯看出，從豎線處起始向右，發(fā)動機(jī)排氣溫度（EGT）發(fā)生了明顯波動，表明電咀此時點(diǎn)火性能已經(jīng)降低，直到飛機(jī)起飛前（飛行高度P.ALT-白色曲線出現(xiàn)陡增），發(fā)動機(jī)長時間（約25 min）工作在低轉(zhuǎn)速（800～1 200 rpm）可能存在進(jìn)一步污染。起飛前，電咀受污染狀態(tài)未得到排除，電咀點(diǎn)火性能已經(jīng)受到影響，爬升過程中發(fā)動機(jī)發(fā)生大功率抖動。

3 抖動的根本原因

此次發(fā)生發(fā)動機(jī)抖動的根本原因?yàn)殡娋鬃陨硇阅芩p導(dǎo)致電咀點(diǎn)火性能降低。前兩次故障發(fā)生后，維修人員對所有電咀逐一進(jìn)行了地面跳火試驗(yàn)檢查，一切正常。電咀跳火試驗(yàn)（維護(hù)工作）僅僅是通過地面模擬電咀在汽缸的工作狀況（包括高壓氣體、高壓高頻電流等），檢查電咀跳火情況，以確定其可用性，但有一定局限性（不能模擬汽缸中的高溫高壓燃?xì)狻⒏邷睾屠鋮s交替變化的溫度等），不能完全準(zhǔn)確判定電咀在特定的環(huán)境下性能的衰減情況。

4 結(jié)束語

經(jīng)檢查，三架故障飛機(jī)所使用的電咀均為一個批次，對此次發(fā)生故障的三架飛機(jī)最終采取更換全部（4個汽缸）電咀的處理措施后，飛機(jī)使用正常。通過此實(shí)例表明對于發(fā)動機(jī)抖動等故障的排除，首先要掌握清楚發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)、使用和維護(hù)情況，要準(zhǔn)確診斷和正確排除；要做好分析和總結(jié)，在類似的故障排除中應(yīng)按照先易后難、有的放矢的原則，這樣才能達(dá)到事半功倍的效果。

〔編輯：張思楠〕

V263.6

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.111

2095－6835（2017）16－0111－02