某型发动机喘振故障的研究

某型发动机喘振故障的研究 【摘 要】某型航空发动机在空中训练中发生了喘振,导致涡轮叶片大部分烧毁缺失,发动机超温停车。根据喘振的机理和发动机的结构以及工作原理制定故障树,并经过一系列检查和分析,准确判断出故障部位为燃调,并查明了故障的根本原因为零件加工过程中产生的毛刺,导致偶件配合间隙变小,发生异常磨损所致。本文为排除、预防此类故障提供了解决途径 【关键词】航空发动机 喘振 停车 故障树 燃调 毛刺 1 前言 喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。发生喘振时,发动机转速不稳定,推力突然下降,排气温度急剧升高,严重时会导致叶片折断,发动机停车。根本原因是气流在叶背上发生严重分离,并扩展至整个叶栅通道 某型涡扇发动机采取的防喘措施有,双转子结构,进气导叶可调,压气机中间放气。本文介绍了该型发动机一起喘振故障的检查与分析过程 2 故障现象 某部一架飞机空中训练中,飞行员收回油门过程中,转 速异常下降至低于慢车, 排气温度急剧上升并超过限制值,增大和减小油门均不能解除,最终发动机空中停车。着陆后检查发现高、低压涡轮叶片大部分烧毁缺失 3 故障检查与分析 3.1 故障树 根据故障现象和飞参,判断故障为喘振导致发动机超温,烧毁涡轮叶片后停车。根据喘振发生的机理,故障分析组绘制了故障树,见图1, 3.2 按故障树排查 按故障数底事件进行排查,情况如下 ,1,判读飞参,故障发生时飞机处于平飞姿态,且为单机科目,不存在“严重进气畸变”条件 ,2,复查厂内记录,故障发动机气动稳定性检查合格,可排除“喘振裕度不够”的可能性 ,3,检查发动机的放气活门、可调导向叶片动作灵活性,均正常 ,4,拆下燃调检查发现传动轴有卡滞现象 从以上检查情况来看,燃调存在异常情况,可能对放气活门工作造成影响,为进一步查明具体原因,将燃调返回承制厂进行试验和分解检查 3.3 燃调原理及检查情况,如图2所示, 燃调控制放气活门关闭/打开的机构原理如下, ,1,燃调的Pn离心传感器组件通过传动轴感应发动机转速,转速增加,离心传感器张开角度增大,反之则减小 ,2,离心传感器张开角度增大,Pn压力顶针推动支座组件向右移动,使Pn杠杆顺时针旋转,关小喷嘴开度,Pn油的压力增加,反之Pn压力减小 ,3,当P油压力增加并达到克服弹簧的作用力时,分流活门向下移动,放气活门关闭,反之,放气活门打开 按以上思路分析,燃调的离心传感器故障,引起Pn油的压力异常,从而导致在规定转速下,放气活门未打开。通过以下检查得到验证, 1,在传动轴不转动的情况下试验,发现Pn油的压力已达到转速90%时的水平,在该压力条件下,放气活门是关闭状态,正常应处于打开位置, 2,分解燃调,发现离心传感器的铜轴套与传动芯轴卡滞,二者配合面有金属屑和异常磨痕。进一步分析判断二者卡滞是由于加工过程残留的毛刺在工作时脱落,形成多余物造成的 3,分解离心传感器组件,发现中间支架油孔的毛刺是导致组件卡滞的原因 4,更换合格的离心传感器组件,燃调功能恢复正常 4 故障结论 由于燃调离心传感器卡滞,当发动机高压转速下降到放 气活门打开转速以下时,离心传感器支架无法正常归位,引起Pn指令压力与发动机转速不符,过高,,造成放气活门未能正常打开,导致发动机喘振超温,涡轮叶片烧毁后停车 传感器偶件卡滞的原因是零件加工中毛刺去除不彻底,残留毛刺在工作中脱落造成的 参考文献, [1]XXX11发动机技术说明书.中航工业航空动力机械研究所,2001.12. [2]航空燃气轮机原理.国防工业出版社,2008.09.