某型航空发动机启动转速低故障分析与排除

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■ 杨海宇 王慧敏/中国人民解放军第四七二三工厂

某型发动机在厂内试车时发生启动转速低故障,具体现象为:发动机启动时,油门手柄放在慢车位,发动机转速一直低于30%,将油门杆推过慢车域后,发动机转速达到了慢车转速要求。按照发动机设计要求,慢车状态下低压转子转速应该达到(33.5±0.5)%。因发动机转速低于设计要求,导致发动机无法在慢车状态下稳定工作。

发动机在启动状态,主要是通过燃油急降电磁活门、自动启动器、启动补油电磁活门几部分调节,如图1所示。

图1 工作原理图

按下启动按钮1.6s后,燃油急降电磁铁线圈通电,活动铁芯推动活门左移,使等压差活门左移,斜盘角度减到最小。同时,等压差活门的回油槽接通低压腔,使供油量减小至接近零。16.6s后线圈断电,活门关闭,供油量增加。

在启动16.6s后,为了启动迅速,补油电磁活门开始工作。补油电磁活门通电,打开补油路,油门开关前的部分燃油经过补油电磁活门通过补油路进入辅助燃油总管,使启动供油量增加。

发动机启动时,因燃油急降电磁活门工作,油泵供油量很小,分配器前油压很小,启动回油活门在调准弹簧力作用下关闭。16.6s后,燃油急降电磁活门停止工作,斜盘角度增大,供油量增大。为避免因供油量迅速增大而引起热悬挂,此时启动自动器开始工作。作用在启动自动器活门左边的油压力增大,由于转速尚小,压气机后气压较小,作用在薄膜右室的气压较小,“开门力”大于“关门力”,启动回油活门被打开,沟通油门开关后至油泵进口的油路,将多余的一部分燃油放回油泵进口,减少燃烧室的供油量。

随着转速的增大,分配器前油压上升较快,而薄膜右室气压P2上升较慢,活门不断开大,回油量增多,使供油量缓慢增加。当n2转速上升至约12%后,等压差活门开始工作,保持油泵供油量不变,分配器前油压基本不变;
但薄膜右室气压P2随转速增大而增大,“关门力”大于“开门力”,活门逐渐关小,回油量减小,启动供油量逐渐增加。当转速达到慢车状态转速时,活门将油路完全关闭,启动自动器停止工作。

发动机启动过程中,控制系统的附件主要有启动燃油电磁活门、启动点火装置、主燃油泵调节器。根据发动机的状态,发动机已成功启动,只是在启动后供油量不足导致转速达不到慢车转速,据此分析,应该是启动的中后期出现问题,因此可以排除启动电磁活门故障的可能。

启动的中后期,主燃油泵调节器中燃油急降电磁活门已经关闭,退出工作,此时主要由补油电磁活门、自动启动器来调整供油系统的供油量。将主燃油泵调节器、启动补油电磁活门从发动机上拆下,对启动燃油系统的相关零组件进行检查

3.1 启动补油电磁活门

首先考虑是否为启动补油电磁活门出现问题,导致补油量不足引发该故障。对启动补油电磁活门进行复试,结果见表1。

表1 启动补油电磁活门的复试参数

复试结果合格,证明补油电磁活门工作正常,补油路正常。

3.2 自动启动器

分解主燃油泵调节器自动启动器,对活门、油嘴进行检查,没有发现异常;
对薄膜进行气密性试验,密封性良好;
对弹簧进行刚性检查,弹簧刚性合格(见表2)。

表2 弹簧刚性检查表

将主泵复装后重新进行性能试验,无异常。将主燃油泵调节器重新配装发动机进行试车,故障依旧。

3.3 P2气压

在确认主泵性能正常后,就应考虑影响主泵工作的外界因素。从启动到慢车状态过程中,P2供气是影响主泵性能的主要外部条件。主泵在附件车间试验时,自动启动器中的P2是外部给定的,无法模拟试车台的P2气压。如果试车过程中的P2供气不足,就会形成“关门力”小于“开门力”的状态,自动启动器一直回油,从而导致启动供油量不足。

3.4 故障排除

用手感受发动机上通往主燃油泵调节器的P2空气导管,有气流吹出。分解检查,发现气滤有堵塞。从分解检查的结果来看,P2空气导管气滤堵塞是造成该故障的主要原因。

将油门杆推过慢车域时,供油量增加,此时总的供油量减去自动启动器的泄油量后的供油量达到了慢车状态的供油量,发动机也就达到了慢车状态。这也解释了发动机在推过慢车域时可以达到慢车状态的原因。

将P2空气导管气滤清洗并用压缩空气吹干后,重新试车,故障排除。最终的试验证明,P2供气不足是导致此次故障的主要原因。

在后续的维护中应定期检查发动机上通往主燃油泵调节器的P2空气导管,不能只是简单地确定P2空气导管中有无气流,如果导管有部分堵塞,也会引起供起量减少而引发此类故障。

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