某型航空发动机α1/sub>、α2不调节及喷口不随动故障分析

涂洪忠 李鹏辉 胡宇超

摘要：针对某引进型航空发动机使用过程中出现的α₁、α₂不调节及喷口不随动故障，基于故障树分析方法，通过试验验证、分解检查等查明了故障原因，制定了控制措施，可为类似故障的分析提供参考。

关键词：主泵调节器；指令活塞杆；卡滞；故障树

Keywords：main fuel regulator；command piston rod；binding；fault tree

1 故障描述

某发动机在外场使用过程中出现“从加力状态收油门到慢车状态时低压压气机进口导流叶片角度α₁、高压压气机可调导流叶片角度α₂不调节，发动机尾喷口不随动”故障，该发动机为引进型新发，更换主泵调节器后故障排除。

2 建立故障树

发动机工作时，随高压转子转速n2的上升，主泵调节器三维凸轮下移，凸轮半径增大，左传动杆逆时针转动，带动滑套右移，关小n2指令活塞左腔回油路，开大右腔回油路，n2指令活塞在左右腔油压差的作用下右移，通过指令杠杆带动高低压分油活门偏离中立位置移动，使得主泵调节器齿轮泵后高压油分别通过高低压作动筒一腔进油、另一腔回油，推动高压压气机可调导流叶片、低压压气机进口导流叶片向增大气流方向转动。α₁、α₂控制原理如图1所示。

同时，n2指令活塞右移过程中压缩指令弹簧，带动指令活门向右运动，指令油压输出增大，控制节流状态喷口控制活门切换，使得喷口临界截面由机械限动最大状态切换至机械限动位最小状态。α₁、α₂与n2指令压力的控制规律如图2至图4所示，发动机从加力状态到慢车状态的α₁、α₂角度及n2指令压力随转速减小而减小。

依据故障复现情况和α₁、α₂及发动机喷口调节工作原理，梳理故障关联机构包括作动筒及连接机构、n2转速测量装置、n2转速生成装置、执行机构、喷口控制机构等相关底事件共14项，建立故障树如图5所示。

外場排故时通过更换主泵调节器后故障排除，因此可排除故障树底事件X1、X2、X13、X14的可能性，该故障由主泵调节器引起。

3 故障定位

将原台主泵调节器保持返厂状态装到性能试验器上录取性能，增加设备传动转速，当α₁增加至38°时不再随传动转速增加而增大，此时α₂及n2指令压力均保持在最大状态（见图2～图4中转速n2处），进一步检查慢车转速和大车转速无异常；再次检查α₁、α₂和n2指令压力均符合工艺规定，故障消失；反复进行5次试验故障未能复现。

对该台主泵调节器进行大分解，重点检查故障树底事件涉及的零组件，除发现n2指令活塞杆紧涩外，其余未见异常。分解下n2指令活塞杆，用光学非接触式测量仪对n2指令活塞杆进行放大检查，发现明显卡滞痕迹，对比其他正常到寿待修品未见类似痕迹，如图6所示。

用内窥镜对n2指令活塞衬套内孔进行检查，发现一处明显反光，该位置与n2指令活塞杆的卡滞痕迹相对应，应为多余物卡滞造成，如图7所示。检查过程中未发现目视可见多余物，可能在分解过程中脱落随油液流走（该活塞杆及衬套配合间隙为微米级）。

根据检查情况，并结合故障原理分析，按故障树对底事件进行排查（见表1），故障最终定位为n2指令活塞杆卡滞。

4 故障原因分析

外场故障发生时，飞行员从加力状态收油门至慢车，发动机转速降低，三维凸轮半径减小，左传动杆顺时针方向转动，滑套左移，n2指令活塞杆右腔回油口关小，左腔回油口开大，n2指令活塞杆应左移。但由于n2指令活塞杆卡滞在n2指令活塞衬套内右极限位置，导致n2指令活塞杆不能移动，α₁、α₂指令杠杆及指令压力活门未移动，导致α₁、α₂不调节，发动机尾喷口不随动。

厂内性能试验时，n2指令活塞杆开始卡滞在右极限位，指令压力最大，故障复现。经过检查慢车转速和最大转速后，n2指令活塞杆受左右腔燃油压力来回变化，n2指令活塞杆脱离卡滞状态，恢复正常，故障消失。

该主泵调节器为引进型号新品，未经过修理，且n2指令活塞杆卡滞部位的来油均通过n2指令活塞衬套上的滤网（见图8）过滤，不会带入多余物。因此，综合分析认为，导致n2指令活塞杆卡滞的原因是制造残留。

5 预防措施

检修主泵调节器时，分解下n2指令活塞，检查活塞衬套内腔不允许有金属屑等多余物，目视检查未分解零组件的可见部分应无异常；增加用汽油清洗计算机构部分的要求。

修理过程中应加强燃油清洁度及多余物控制，避免带入物导致的卡滞；加强油封工作控制，避免因零件锈蚀导致的卡滞。

作者简介

涂洪忠，硕士，主要从事航空发动机动力控制装置修理科研工作。