发动机军用状态高压转速57.8%停滞故障分析

摘要：某型发动机收油门后高压转速下降至57.8%时，停滞不动，无法拉停发动机。通过返厂检查和建立故障树，结合故障现象和装备原理进行分析，确定故障原因，进行故障复现并分解检查，最终对故障定位并予以解决，提出相应的预防措施，为后续开展同类维修工作提供参考。

关键词：燃油流量调节器；支座组件；轴承解体

0引言

随着航空发动机技术的不断进步和性能的不断提高，其控制系统也由简单到复杂[1]，其中主燃油系统最为复杂。

外场飞机飞行后，飞参判读发现，发动机收油门后高压转速下降至57.8%时停滞不动，5分钟后飞行员拉停发动机。针对该问题展开检查和分析。

１检查情况

如图1所示，列出故障树，对故障情况进行分析，发动机高压转速停滞主要与流量有关，从燃油流量调节器结构分析，可能的原因包括油门控制塔内部卡滞、可变计量柱塞组件卡滞、转速控制器飞重块卡滞等。针对故障对燃油流量调节器复试性能，故障未能复现，然后进行分解检查，情况如下：

（1）如图2中a、b所示，支座组件上三个轴承解体，支座组件的支座上仅剩三个轴承内圈和外圈。经过对比确认，确定解体的三个轴承的型号为改型后的某型轴承。

（2）如图2中c所示，压差活门内部三轨道工作面磨损严重。

（3）可变计量柱塞组件未见异常磨损。

（4）转速控制器飞重块和加速控制器飞重块转动灵活。其余零件未见异常。

（5）分解时壳体内部余油少而清洁，未发现金属屑和其他多余物。

2故障原因分析

2.1燃油流量调节器的结构组成与功用

燃油调节系统的功能是在发动机工作时，向燃烧室供油并调节所供给的油量。发动机转速的保持与改变时通过燃油调节系统调节供油量来实现的。发动机转速达大小、加速时间的长短以及燃烧是否稳定等，都与燃油调节系统的工作密切相关[2]。

如图3所示，支座组件由一个支座（1）、三个扩口垫圈（2）和三个轴承（3）通过扩口铆接的方法组合而成。

如图4所示，燃油流量调节器的结构较为复杂，这里只可列出可体现压差活门与支座组件的剖面图。

2.2支座组件和压差活门的功用

如图4所示，支座组件（29）通过扩口轴颈锁紧轴承内圈的方式铆接有三个互成120°角的轴承，支座组件装在燃油流量调节器的加速控制器套筒轴（16）的右端部，其和加速控制器套筒轴（16）右端部一并插入压差活门（27）内部的三条轨道内。工作时，压差活门（27）在加速控制器套筒轴（16）和支座组件（29）的带动下以水平轴线为中心做圆周转动；推、收油门杆或飞行高度、速度变化时，压差活门（27）在离心飞重（30）作用下轴向水平移动，改变燃油流量调节器主出口通流截面，从而改变发动机供油量和转速。

2.3轴承解体原因分析

对支座组件上的轴承解体的原因展开分析：

（1）支座组件轴承设计、制造因素

发生故障的两台燃油流量调节器分别由某修理厂大修于2013年11月和2015年11月，轴承型号更改于2013年1月，而支座组件连同其上的轴承为燃油流量调节器大修时的必换件，经推断，这两台燃油流量调节器所装用支座组件的轴承为型号更改后的某型轴承，这与分解检查对比确认结果一致，轴承型号符合设计更改要求。

（2）支座组件上的轴承铆接质量因素

如图5所示，检查铆接夹具，发现夹具老旧变形，夹具支撑面长期使用会造成磨损和变形，起不到限位作用。因此这两台燃油流量调节器内部支座组件上的轴承解体原因可能与旧铆接夹具有关。

旧铆接夹具在铆接轴承时起固定轴承支座的作用，铆接夹具上的两根立柱和一个支撑面还有一个中心柱，起限位作用，支撑面长期使用会造成磨损和变形，起不到限位作用，用冲子冲铆时有一定几率会造成轴承扩口中心线偏斜和铆接安装不到位现象。支座组件上的轴承在使用中长期受冲击负载，轴承如果铆接安装不到位、倾斜，会使轴承保持架受力分布不均匀，会造成保持架断裂，钢珠脱落。

3结论

经过分析，该台发动机故障模式与历史故障模式相同，造成发动机高压转速停滞的原因是燃油流量调节器内部支座组件装用的三个轴承解体，造成三个轴承解体的原因是铆接夹具老旧变形，使轴承铆接安装不到位、倾斜等因素，导致轴承保持架在长期受冲击负载的工作环境下疲劳断裂，断裂的保持架和掉落钢珠卡滞在压差活门内部的三轨道内，使压差活门移动受阻，压差活门瞬间卡滞，无法改变燃油流量调节器主出油口的通流截面，无法改变发动机所需燃油流量，无法改变发动机的高压转速。

4措施

某修理厂目前已更换老旧的铆接夹具，并在技术文件中增加工装使用前检查要求，并在产品返厂修理时，对轴承铆接质量进行检查。如图6所示，某修理厂使用的铆接夹具与我厂的铆接夹具设计完全相同，我厂的铆接夹具，外观完好，满足使用要求。针对产品修理工装进行定期检查，发现异常磨损及时申请换新，避免此类故障再次发生，以及其他产品因工装磨损而发生外场故障。

5结束语

本文通过原理分析、故障复现以及分解检查的方法，分析得出支座组件上的轴承解体是导致转速停滞故障的主要原因。同时，从工艺装备等方面提供了有效的预防措施，解决了轴承解体的问题，极大保证了某型飞机的飞行安全和提高了某型发动机服役的可靠性。

参考文献

[1] 张绍基. 航空发动机控制系统的研发与展望[J]. 航空动力学报， 2004， 19（3）．

[2] 陈宏亮. X-8航空发动机燃油调节系统建模仿真研究[D]. 西北工业大学， 2006（03）： 10-10.

作者简介

白亚峰，工程师，本科，主要从事航空发动机燃油附件维修技术工作。

王勐，助理工程师，本科，主要从事航空发动机燃油附件维修技术工作。