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        某型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴滲漏導(dǎo)致飛機(jī)座艙引氣污染故障研究

        2020-04-12 12:40:11劉小強(qiáng)王彪明
        航空維修與工程 2020年12期
        關(guān)鍵詞:空調(diào)系統(tǒng)滲漏

        劉小強(qiáng) 王彪明

        摘要:對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴滲漏導(dǎo)致外場飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣污染的故障進(jìn)行分析,查找故障發(fā)生的真正原因并制定改進(jìn)措施,解決了因燃油噴嘴滲漏導(dǎo)致的飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣污染故障。

        關(guān)鍵詞:空調(diào)系統(tǒng);引氣污染;燃油噴嘴;滲漏

        Keywords:air-conditioning system;air pollution;fuel nozzle;leakage

        0 引言

        某型飛機(jī)自上世紀(jì)90年代由國外引進(jìn),逐漸裝備人民空軍,極大地提高了我軍的戰(zhàn)略投送能力,不僅在軍事活動(dòng)中作用重大,在搶險(xiǎn)救災(zāi)等民用領(lǐng)域中同樣發(fā)揮著不可替代的作用。

        因質(zhì)量可靠、推力大、壽命長、油耗低,該型飛機(jī)配裝的發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生型號(hào)的裝機(jī)數(shù)量不斷增加。該型飛機(jī)的座艙空調(diào)主要從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行引氣,該氣路的空氣質(zhì)量直接影響飛機(jī)座艙內(nèi)的空氣質(zhì)量。在我廠對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)大修和外場維護(hù)保障的過程中,發(fā)生過一起因發(fā)動(dòng)機(jī)附件故障導(dǎo)致飛機(jī)空調(diào)引氣系統(tǒng)污染的故障,且該故障為首次遇到。

        1 發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理

        1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的功用和組成

        該型飛機(jī)的座艙用氣由所配裝發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣系統(tǒng)供應(yīng),主要作用是為飛機(jī)座艙提供清潔、溫度適宜的新鮮空氣,保證飛機(jī)座艙內(nèi)的正常用氣。引氣系統(tǒng)通過座艙內(nèi)空調(diào)面板的開關(guān),控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道和外涵道引氣管路上輸氣電門的打開和關(guān)閉,控制座艙內(nèi)的空調(diào)用氣。

        1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)向飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣的工作原理

        當(dāng)接通空調(diào)面板上的內(nèi)涵道輸氣電門時(shí),位于通往空調(diào)引氣系統(tǒng)的氣冷式散熱器導(dǎo)管上的兩個(gè)節(jié)氣門打開,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道的高壓空氣流經(jīng)安裝燃油噴嘴的火焰筒外部,通過輸氣套筒進(jìn)入空調(diào)引氣管路(見圖1)。

        為防止進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的空氣溫度過高,必須接通空調(diào)面板上外涵道輸氣電門,位于通往空調(diào)系統(tǒng)氣冷式散熱器冷卻空氣導(dǎo)管上的節(jié)氣門打開,發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道的冷空氣便可進(jìn)入散熱器,對(duì)引向空調(diào)系統(tǒng)的壓縮熱空氣進(jìn)行冷卻。外涵道輸氣電門有關(guān)閉、打開和自動(dòng)三個(gè)位置,電門位于自動(dòng)位置時(shí),節(jié)氣門由空調(diào)系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制[1]。

        2 燃油噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理

        2.1 燃油噴嘴的結(jié)構(gòu)

        如圖2所示,燃油噴嘴是由一級(jí)噴霧器、二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器、噴嘴螺帽、噴嘴殼體、密封圈和螺帽等組成的離心式雙油路雙噴口的噴嘴,主要作用是向燃燒室供給燃油,保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)和運(yùn)行。

        2.2 燃油噴嘴的工作原理

        進(jìn)入燃油噴嘴的燃油,經(jīng)過油濾、殼體內(nèi)的油路、轉(zhuǎn)接器上的孔、一級(jí)噴霧器和二級(jí)噴霧器上的切向槽,進(jìn)入渦流室,在離心力的作用下,最后在噴口成圓錐狀旋轉(zhuǎn)噴出[1]。

        3 外場故障及故障查處情況

        3.1 外場故障情況

        用戶反映工廠大修后的多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中出現(xiàn)飛機(jī)在接通空調(diào)系統(tǒng)引氣后座艙內(nèi)有類似燃油蒸氣的異味,而裝用俄大修后發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)卻無此類問題,該故障使飛機(jī)座艙內(nèi)空氣質(zhì)量受到污染,影響了空勤人員的身心健康,對(duì)部隊(duì)的正常飛行訓(xùn)練造成了影響。

        3.2 故障查處情況

        通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和外場反映的故障情況進(jìn)行分析,結(jié)合試車臺(tái)對(duì)故障發(fā)動(dòng)機(jī)試車過程中采集到的引氣成分進(jìn)行化驗(yàn)(見表1),并對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行分解檢查,確定故障原因是燃油噴嘴滲漏的燃油高溫氣化后隨發(fā)動(dòng)機(jī)引氣管路進(jìn)入飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)而導(dǎo)致。

        對(duì)故障發(fā)動(dòng)機(jī)上分解下的燃油噴嘴外觀進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)噴嘴殼體根部均有不同程度的燃油炭化痕跡??梢耘卸菝毕路接腥加蜐B漏跡象。

        對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行密封性檢查,發(fā)現(xiàn)9件噴嘴有不同程度的滲漏(見圖3)??梢源_定燃油噴嘴上的密封圈失效導(dǎo)致燃油滲漏至噴嘴外部。

        對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行分解檢查,4件噴嘴殼體的螺紋部分有積炭,3件噴嘴螺帽內(nèi)孔有大量積炭(見圖4),部分密封圈兩側(cè)壓痕不均勻。由此可以確定一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體端面四者之間的密封已經(jīng)失效,而滲漏的燃油導(dǎo)致噴嘴殼體螺紋部分、噴嘴螺帽有積炭。密封圈壓痕不均勻說明密封圈未充分壓緊或本身加工質(zhì)量存在問題。

        4 原因分析及改進(jìn)措施

        本次外場飛機(jī)座艙空調(diào)引氣污染故障的發(fā)生過程如下:燃油噴嘴在修理過程中,一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體的研磨修理質(zhì)量不高,使四者之間的三個(gè)密封平面的密封失效,導(dǎo)致正常工作的燃油滲入由密封圈、噴嘴螺帽和噴嘴殼體形成的腔體之內(nèi)(圖2中藍(lán)色區(qū)域),使燃油噴嘴的第一道密封防線失效;密封圈本身質(zhì)量不高,未被充分壓緊,無法起到密封作用,導(dǎo)致已滲漏至密封圈和噴嘴螺帽之間腔體的燃油繼續(xù)滲漏到燃油噴嘴外部,使得燃油噴嘴的第二道密封防線失效;燃油噴嘴的頭部安裝在火焰筒內(nèi),密封圈處滲漏的燃油處于火焰筒外部,在高溫高壓環(huán)境下氣化,污染了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道高壓壓縮空氣;飛行員打開空調(diào)系統(tǒng)引氣電門后,被污染的空氣隨內(nèi)涵道氣流被引至飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng),進(jìn)入飛機(jī)座艙,從而導(dǎo)致了外場故障的發(fā)生。

        4.1 燃油噴嘴平面密封失效的原因分析及措施

        燃油噴嘴分解后,噴嘴螺帽、密封圈和噴嘴殼體形成的腔體內(nèi)積炭嚴(yán)重,表明一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體四者之間的三個(gè)密封平面中已有一個(gè)或多個(gè)失效,無法起到密封作用。清查修理現(xiàn)場發(fā)現(xiàn),一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體的平面研磨修理缺少專用研磨工裝、專用研磨平臺(tái)和專用測具,實(shí)際研磨過程中的零件研磨修理質(zhì)量無法保證。

        為此,對(duì)一二級(jí)噴霧器和轉(zhuǎn)接器增加專用研磨工裝,對(duì)噴嘴殼體舊有研磨工裝進(jìn)行改進(jìn),對(duì)粗研和精研的研磨平臺(tái)進(jìn)行細(xì)化分類,配置專用測量器具,確保研磨修理后零件的平面度和平行度滿足工藝要求。

        在發(fā)動(dòng)機(jī)附件的維修過程中,精密偶件的研磨質(zhì)量往往決定了附件的最終性能,在修理過程中操作者個(gè)人技能固然重要,但個(gè)人技能的充分發(fā)揮也需要工裝器具的保證和測量器具的檢驗(yàn)。

        4.2 燃油噴嘴密封圈失效的原因分析及措施

        從燃油噴嘴分解下的密封圈的兩個(gè)密封錐面壓痕不均勻,復(fù)試性能時(shí)密封圈處有明顯滲漏,說明密封圈未能充分壓緊或者自身加工有缺陷,已經(jīng)不能起到密封作用。

        在工藝中明確密封圈在壓緊前必須進(jìn)行密封試驗(yàn),以檢查一二級(jí)噴霧器、轉(zhuǎn)接器和噴嘴殼體的平面密封質(zhì)量;在工藝中明確密封圈壓緊的具體操作方法,防止密封圈未充分壓緊情況發(fā)生;將密封圈圖紙和原設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)照檢查,完善零件圖紙,增加形位公差要求,提高表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)后重新制造密封圈。

        在裝備修理過程中,自制零備件一方面要溯源,另一方面要充分驗(yàn)證,尤其是涉及到產(chǎn)品性能的零備件。零備件性能的充分發(fā)揮有賴于工藝方法的科學(xué)性。

        5 結(jié)束語

        維修質(zhì)量是保證航空裝備正??煽抗ぷ鞯闹匾h(huán)節(jié),維修過程中一個(gè)小零件的修理和制造瑕疵或工藝方法的漏洞都可能造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題。針對(duì)此次外場故障,工廠制定了一系列的改進(jìn)措施,杜絕了此類故障的再次發(fā)生,為該型發(fā)動(dòng)機(jī)的排故積累了經(jīng)驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]董彥斌.某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維護(hù)[Z].中國人民解放軍空軍裝備部,2007.

        作者簡介

        劉小強(qiáng),工程師,主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件維修技術(shù)工作。

        王彪明,工程師,主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件維修技術(shù)研究工作。

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