某型發動機空中順槳停車故障分析

熊英喜

摘 要：本文通過一例空中順槳停車故障，分析其自動順槳原因，并敘述了某型發動機調速系統工作原理、扭矩自動順槳工作原理及順槳停車排除故障樹，對此型發動機順槳停車故障分析具有參考意義。

關鍵詞：順槳停車；故障分析；扭矩自動順槳

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0055-02

1 引言

某型發動機是我國一種常用的單轉子高空渦輪螺旋槳發動機，與四葉變距空氣螺旋槳配合工作，并通過螺旋槳操作系統改變螺旋槳槳葉角，來保證發動機除慢車外的所有工作狀態轉速恒定，系統還設置了扭矩、負拉力、人工和緊急順槳裝置，以保證飛機飛行的安全可靠。

發動機順槳停車指的是在發動機停車后，把螺旋槳的槳葉轉到與飛行方向接近平行狀態的操縱動作，以減小阻力和避免損壞發動機。當發動機出現異常故障，導致發動機順槳停車時，由于順槳停車故障涉及發動機附部件和電路系統等范圍較廣，故障排查困難。其次，某些順槳停車故障存在偶發性，故障無法復現，導致故障排除更加艱巨。而本文對發動機順槳故障進行了詳細的研究，為類似故障排除提供借鑒。

2 故障現象

某飛機執行飛行任務，連續起飛，在爬升過程中，距地面高度100m時發現一臺發動機出現參數指示不正常，紅色故障告警燈亮，發動機自動順槳停車，飛機安全返航，飛機及機組無任何損傷。

3 故障分析

3.1 參數判讀

梳理分析故障發生前發動機各工作參數的變化，情況見表1。

通過以上的數據，發動機油門從19.7°推至105.3°過程中，燃油壓力和扭矩壓力未上升至規定值，轉速上升至98.5%未恢復平衡轉速（95.5-96.2%），持續39秒，收油門至56°時轉速一直保持在98%左右，而扭矩壓力下降至10kg/cm2以下，觸發了扭矩自動順槳條件（油門56°以上，扭矩壓力低于10kg/cm2），發動機故障信號燈亮，順槳泵開始工作，進行扭矩自動順槳停車。

3.2 故障樹分析

根據發動機扭矩自動順槳停車的機理，建立本次故障的故障樹（見圖1），根據故障樹開展故障分析。

X01油門56°以上，停車電磁閥接通。

油門在56°以上時，如停車電磁閥接通，完全切斷燃油供給，發動機的扭矩將下降至10kg/cm2以下，將導致發動機自動順槳停車。從參數判斷，停車前燃油壓力有20kg/cm2，與故障樹X01不符，可以排除。

X02發動機喘振。

故障發生時，機組人員未聽見發動機存在異常聲音，從參數判斷，排氣溫度未出現上升現象，與故障樹X02不符，可以排除。

X03測扭泵故障導致扭矩壓力低。

測扭泵故障導致扭矩壓力低于10kg/cm2時，如油門處于56°以上，則會發生扭矩自動順槳。通過發動機地面試車和檢查，測扭泵工作正常。與故障樹X03不符，可以排除。

X11主燃油泵故障導致供油不暢通。

通過發動機試車及拆下主燃油泵進行檢查，主燃油泵工作正常，X11可以排除。

X12燃調修正機構異常減油。

機理：修正機構會根據發動機使用環境增加或減少供油量，若修正機構異常減油，則會觸發扭矩自動順槳條件，發生順槳停車。

通過對發動機進行試車檢查，拆下修正機構感溫棒分解檢查，修正機構工作良好，X12可以排除。

X13燃調切油機構切油，降低燃油供給。

機理：燃調上設有起動切油機構，如機構工作異常，可在平衡轉速時切油以降低發動機燃油供給，導致發動機扭矩降低，發生順槳停車。

現場檢查切油機構，工作正常，無異常，X13可以排除。

M2燃調極限轉速切油機構工作。

機理：極限轉速切油機構在發動機轉速高于極限切油轉速（出廠調定值100.2%-101.3%之間）時，會減少發動機供油，若此時轉速仍不下降，則會一直降低供油量，當發動機扭矩降低至10kg/cm2時，會發生扭矩自動順槳。

故障發生前，發動機轉速一直高出平衡轉速范圍，且在98.5%附近波動，符合發動機極限轉速切油時的工作特征，經測定此臺發動機極限切油轉速為99.5%，與故障前轉速范圍接近。

X21燃調內部滑油泵故障。

機理：燃調內部滑油泵上設有離心機構，能跟隨發動機轉速產生一個相應的控制油壓，如滑油泵故障，會導致控制油壓不能真實反映發動機轉速，從而極限轉速切油機構會異常切油，導致發動機順槳停車。

通過發動機地面試車，檢查極限切油轉速得知，燃調滑油泵工作正常，X21可以排除。

M3螺旋槳無法變大距。

機理：螺旋槳無法變大距時，發動機轉速將會上升超過平衡轉速，直至轉速達到極限切油轉速時，減少燃油供給，導致發動機順槳停車。

X31大距油路泄漏。

機理：螺旋槳變大距時，由調速器通過分流活門往大距油路中供油，從而推動變距活塞使螺旋槳變大距。如大距油路出現泄漏，會造成螺旋槳無法變大距。

通過螺旋槳和調速器的分解檢查，大距油路中未發現泄漏點，X31可以排除。

X32螺旋槳卡滯。

機理：螺旋槳卡滯于某一位置變大距時，由于螺旋槳旋轉阻力增加，大距油路不能推動螺旋槳變大距。

螺旋槳分解檢查中發現槳套軸承保持架嚴重磨損斷裂，增加了槳套軸承的工作阻力，可引起螺旋槳變距阻力大，無法變大距，無法排除。

X33調速器分流活門卡滯。

機理：調速器分流活門卡在下方位置時，大距油路與回油路相連，定距油無法往大距油路供油，大距油路無法建立油壓，從而螺旋槳無法變大距。

通過試車及調速器分解檢查，分流活門未見卡滯痕跡，調速器工作正常，X33可以排除。

根據對故障的上述機理分析、檢查以及結論，最終只有螺旋槳卡滯導致（X32）發動機扭矩自動順槳停車，不可排除。

3.3 螺旋槳卡滯故障分析

正常情況下，當油門桿處于56°以上時，燃油調節器的扭矩自動順槳連鎖電門接通。如圖2所示，扭矩壓力大于2.94MPa時，在扭矩滑油壓力作用下，扭矩自動順槳傳感器的兩個電門都接在3、4點上，當扭矩壓力下降至10kg/cm2以下時，扭矩自動順槳傳感器的下電門跳向1、2兩點，發出扭矩自動順槳信號至順槳繼電器盒，順槳泵工作，發動機順槳停車。

本次故障發生時，發動機油門從19.7°推至105.3°，槳套軸承保持架磨損斷裂導致螺旋槳卡滯無法變大距，發動機轉速升高，轉速達到燃調極限切油轉速時開始切油，降低了發動機燃油供給，導致發動機輸出功率（扭矩）降低，當扭矩壓力低于10kg/cm2時，發動機扭矩自動順槳停車。

4 故障結論

發動機空中順槳停車的原因為螺旋槳槳套軸承保持架磨損斷裂，導致發動機輸出扭矩低于10kg/cm2時，發動機扭矩自動順槳停車。

5 結語

順槳停車故障是某型螺旋槳發動機的一類綜合性故障，排查難度大，在熟知發動機各系統工作原理的基礎上建立故障樹，對發動機進行系統全面檢查，可以準確定位故障原因，并舉一反三杜絕類似故障再次發生。

參考文獻

[1]某型發動機技術說明書[M].中國航發南方工業有限公司，2017.

[2]某型發動機維護手冊[M].中國航發南方工業有限公司，2017.