航空动力装置两类典型起动故障分析
董彦斌;侯树荣;任博;王斌
【摘 要】航空动力装置的起动是维护人员的一项经常性工作,能否开得动,对飞行器能否完成任务是至关重要的.本文对某航空动力装置在起动过程中常遇的故障进行分析,为排故人员判断该型发动机起动故障提供了理论依据,为机务人员实际排故提供了有价值的参考.
【期刊名称】《吉林工程技术师范学院学报》 【年(卷),期】2010(026)005 【总页数】3页(P71-73)
【关键词】航空动力装置;起动故障 【作 者】董彦斌;侯树荣;任博;王斌
【作者单位】空军航空大学,航空机械工程系,吉林,长春,130022;空军航空大学,航空机械工程系,吉林,长春,130022;空军航空大学,航空机械工程系,吉林,长春,130022;空军航空大学,航空机械工程系,吉林,长春,130022 【正文语种】中 文 【中图分类】V271.4+93
某航空动力装置的起动过程由起动系统自动控制。如果发动机起动正常,应在规定的起动时间内自动进入慢车状态,且涡轮后燃气温度不超过规定值。规定的起动时间指按下起动按钮,到发动机高压转子转速n2比该大气条件下n慢低1.0%～1.5%时的时间,正常起动时间应在35 s～80 s之内。起动时涡轮后燃气温度不超过
550℃,如果温度达到550℃,允许发动机工作时间不超过4 s。
该航空动力装置起动系统由空气起动机、起动点火装置、起动供油部分和起动电气设备四部分组成。发动机能否正常起动及起动性能好坏,与起动系统各部分工作是否正常有很大关系。
在该航空动力装置使用中,起动系统的典型故障主要有航空动力装置起动不起来和起动时涡轮后燃气温度高两大类。
在起动准备和各项操作都正确的前提下,按下起动按钮后,该型航空动力装置高压转子不转动或转动但达不到自行加速能力。起动不起来主要有高压转子不转动;高压转子转动但不出现火源;高压转子转动也喷油点火但起动不起来三种情况。 1.1 按下起动按钮高压转子不转动
这说明空气起动机不工作。空气起动机主要由附加节气门部分、主节气门部分、定压调节器部分和涡轮装置等组成,如图1所示。 空气起动机不工作的原因可能是: 1.1.1 附加节气门电磁铁不工作
附加节气门用来防止在不按起动按钮时,主节气门意外打开,以保护空气起动机。起动前附加节气门弹簧分别顶住套筒和衬筒,企图使衬筒一直顶在锥形塞上,始终起关门作用。电磁铁工作时顶杆伸出,附加节气门向右移动,使主节气门能够打开。如果电磁铁接不通,顶杆不伸出,则附加节气门衬筒在弹簧力的作用下一直顶在主节气门锥形塞上,主节气门就打不开,起动机就不能输出转矩。 1.1.2 定压调节器故障
定压调节器电磁铁不工作。定压调节器由电磁活门、定压活门、气滤、导管等组成,如图2所示。用来保证涡轮导向器进口压力稳定在3.3 kPa× 98 kPa,电磁铁接不通时,电磁活门顶杆不伸出,(即位于最右端)从而使主节气门锥形塞右端к室的空气压力与锥形塞左面的相等,在弹簧力作用下主节气门被紧压在锥形塞上不能打开。
放气限流孔В被堵塞。定压调节器电磁铁工作时顶杆伸出,活门被关闭,切断了К室与锥形塞左端相通的气路,К室与放气限流孔В相通,使К室压力下降,锥形塞前后产生压力差,主节气门在压力差作用下克服弹簧力打开。如果В孔被阻塞,即使电磁铁工作了,由于不能形成压力差,节气门也不会打开。 1.1.3 空气起动机液压电门故障
液压电门根据液压转速传感器的信号,发出断开起动系统的电信号,从而使起动机停止工作。如果起动前控制活门卡滞在下部,发出断开起动系统的电信号,则起动机不能接通,发动机就无法起动。 1.1.4 空气起动机离心电门故障
为防止空气起动机因超转而损坏,在起动机上装有离心电门,当起动机达到极限转速就断开起动机的。在惯性离心力作用下,向外甩,使推杆向微动电门方向移动,当达到极限转速时,推杆正好将微动电门接通,使微动电门的电路转换,危险转速继电器接通,将附加节气门电磁铁和定压调节器电磁铁接通,使起动机停止工作,达到保护起动机的目的。如果起动前因推杆锈蚀或弹簧疲劳失效使推杆不能复位,使微动电门停在接通的位置,起动机就不能起动。 1.2 高压转子转动但不出现火源
分析故障现象知,空气起动机的两个电磁铁及其控制电路是正常的,不出现火源有三种情况:只喷油不点火;只点火不喷油;不喷油不点火。这三种情况都会使燃烧室不能形成火源。
1.2.1 不喷油的原因可能
起动前停车执行活门卡滞在停车位置。燃油从油泵中出来,没有经过细油滤就进入燃油分配器中。如果由于杂质使停车执行活门在起动前就卡滞在停车位置(即分油活门卡滞在上部),于是加速调节器使柱塞油泵斜盘角度减小。停车执行活门卡滞在上部后,分配器油针弹簧室和起动调节器联锁活门弹簧室均经停车执行活门与分配
器前高压油路相通,分配器油针左移,关闭通往主、副油道的供油路,停止供油,因而燃烧室内就不会有油喷出。
电磁停车活门卡滞在关断位置。如果电磁停车活门卡滞在关断位置,执行活门下部油压会升高,执行活门克服弹簧力上移,同上相同的过程会造成不喷油。 1.2.2 不点火有两种情况
没有电火花。由于点火附件或点火点嘴出现故障或点火电路电接触不好,起动点火时都不能形成电火花。
电火花太弱。点火线圈产生高频高压电,使点火电嘴放电。如果点火线圈由于故障产生的电压不够或点火电嘴积碳,就会造成电火花太弱。 1.3 起动时高压转子转动也喷油点火但起动不起来
发生这种情况,其实质是起动时剩余功率不足。造成剩余功率不足主要有以下几种情况:
1.3.1 起动时油气比不符合要求
起动时的供油量是由起动调节器自动控制的。起动调节器故障必然会引起起动时油气比例不符合要求,从而造成起动时剩余功率不足,使发动机起动不成功。 1.3.2 空气起动机提供的功率不够有两种情况 1)如果外界大气压正常,定压调节器出现故障。
2)外界大气压正常,空气起动机提前断开。如果起动机提前退出工作,就会导致剩余功率不够,发动机就起动不起来。比如空气起动机液压电门故障。如果液压电门控制分油活门的弹簧由于长期使用而变软或失效,就会使执行活门在转速还没有达到正常断开转速之前就下移,造成起动机提前断开。再比如空气起动机离心电门故障。如果离心电关门弹簧变软或失效,微动电门在转速很小的时候就会就接通,同样会使起动机提前退出工作。 2.1 油气比太大
2.1.1 油的比例太大
1)造成供油过多除以上原因外,还可能是超控保护装置的限温系统工作不正常,限温系统通过增大其放油活门平均开度,降低转速调节器液压延迟器活塞腔压力,使转速调节调节器控制转速下降,从而减少供油起到限温的作用。限温系统的回油路与起动调节器回油路是相通的。如果限温系统执行机构放油活门由于故障回油过多,就会使起动调节器回油活门回油减少,引起起动供油过多。
2)分配器油针卡在第一、第二油路都打开的位置。分析燃油系统图可知,如果分配器油针卡在第一、第二油路都打开的位置,油门开关油针后油压就会减小,起动调节器入口油压就会减小,回油活门开门力减小,造成供油过多。 2.1.2 气的比例减小
1)如果发生喘振,空气流量必然减小。
2)空气起动机入口空气压力小于规定值,发动机高压转子转速增加缓慢,空气流量增加的也就缓慢。
3)富油后涡轮后燃气温度高,使排气困难,进气量减少,引起航空动力装置空气流量减少。
2.2 涡轮落压比减小
主要指维护人员工作疏忽起动时喷口迎风,造成喷口排气阻力增大,流过发动机空气流量减小,导致涡轮后燃气温度升高。
发动机起动故障在外场维护中会经常遇到,它对飞机能否按时完成任务有直接影响。因此,加强对发动机起动系统的研究就显得十分重要。本文主要分析了发动机起动不起来和起动时涡轮后燃气温度高两类典型故障,对机务人员判断和排除该型发动机起动故障会起到一定的参考作用。
【相关文献】
[1]航空工程部.航空动力装置使用维护技术手册[Z].北京:中国人民航空工程部,1992. [2]梁云九.航空动力装置构造[Z].长春:空军第二航空学院,1996.
[3]董彦斌.航空器动力装置构造与维护[Z].北京:中国人民空军装备部,2007.
