某型航空发动机着陆过程中尾喷口残留火焰故障浅析

许学辉

(中航工业黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043)

某型航空发动机着陆过程中尾喷口残留火焰故障浅析

许学辉

(中航工业黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043)

某型航空发动机在着陆过程中,尾喷口有残留火焰,在夜航等不便于地面指挥员观察的情况下容易被误认为飞机着火,不易处置,同时长时间局部高温可能引起机件变形或失效。此故障可能因发动机加力燃油调节系统中某个元件异常工作,导致在非加力状态下向加力燃烧室供给了燃油,通过零部件可以排除故障。

航空发动机 残留火焰 加力燃油调节系统 异常工作

1 引言

某型航空发动机通过向涡轮后加力燃烧室供给燃油，利用涡轮后和外涵道混合后的空气中剩余氧气燃烧，从而提高发动机总推力，满足飞机的性能要求。一般发动机加力状态只在特定的情况下使用，通过切断航空发动机加力燃烧室燃油供给，可以停止加力燃烧室工作，使发动机在非加力状态下工作。

加力燃油调节系统是根据飞行员油门杆的位置，使发动机进入或退出加力状态，并根据油门杆位置控制供给加力燃烧室的燃油流量，使发动机产生对应于油门杆位置的推力。

2 加力燃油系统组成、作用及原理

某型航空发动机的加力燃油调节系统主要由电气控制系统、加力燃油泵、加力燃油调节器、加力燃油分布器等部附件及相关管路组成，电气控制系统是向发动机燃油调节系统发出电子工作指令，按照预先设定的条件控制发动机燃油的供给。

加力燃油泵用于供给加力燃烧室燃油，在某些特殊情况下，应急从飞机燃油系统中放出燃油。加力燃油泵供给的燃油需要经过加力燃油调节器调节并通过加力燃油分布器的调节活门后才能供入加力燃烧室。

加力燃油调节器与加力燃油泵、加力燃油分布器等部附件一起协同工作，用于以改变加力燃烧室的供油量和控制发动机喷口临界截面面积来调节加力状态。

当发动机油门杆处于非加力区域时，加力燃油调节器断开向加力燃油分布器的供油，但为了能够快速、顺利接通加力，保留一定流量的燃油供向加力燃油分布器，以填充相关管路，为接通加力做好准备，在加力燃油调节器的指令控制下，加力燃油分布器的油路活门处于关闭状态，切断向加力燃烧室的供油。

当发动机油门杆进入加力区域时，首先保证向加力燃烧室供入最小的供油量以保证加力的接通，加力接通后根据油门杆位置、外界温度等条件，通过控制出口活门面积控制供向加力燃油分布器燃油流量，通过向加力燃油分布器输出指令。

加力燃油分布器根据加力燃油调节器的指令和加力燃油调节器的来油压力，控制通向加力燃烧室油路的活门开关，使供向加力燃烧室的燃油在加力燃烧室中合理分布并得到充分雾化，在加力燃烧室中形成最佳的油气混和气，提高燃油燃烧效率，增加发动机推力。

3 故障机理

当发动机处于非加力工作状态时，由于加力燃油调节器或加力燃油分布器的故障导致部分燃油泄露进入发动机加力燃烧室，在涡轮后高温燃气作用下引燃，由于供油压力低，燃油在加力燃烧室中不能够充分雾化，燃烧效率低，使燃烧火焰后移出发动机尾喷口，出现发动机在非加力状态下喷出火焰的现象，在飞机着陆过程中，被塔台指挥员发现。

4 故障排查与排除

4.1 故障排查

在排除发动机其它电气等控制系统故障后，该故障定位在加力燃油调节器和加力燃油分布器上，根据上述工作原理，最可能的故障原因为两种，一是加力燃油分布器密封失效，导致非加力状态下向加力燃烧室泄露燃油，二是加力燃油调节器错误给出了指令，使加力燃油分布器向加力燃烧室供油。

经过查阅飞行参数，通过发动机主要工作参数和喷口临界截面面积等，判断供入加力燃烧室的燃油流量要大于加力燃油调节器和加力燃油分布器控制的填充油量，因此判断，供入加力燃烧室的燃油不可能只是加力燃油分布器泄露的填充燃油，二是加力燃油调节器向加力燃油分布器给出了燃油活门打开指令。

由于加力燃油调节器指令是由机械连接控制，如果指令机构失效错误给出指令导致故障发生，那么发动机工作在加力状态时加力燃油分布器同样不能得到正确指令，经查阅飞行参数，发动机加力状态工作正常。

经过排查，加力燃油分布器的填充油与加力燃油调节器送来的指令油由一道密封圈隔开，存在填充油进入指令油路，形成“假指令”的可能。

分解加力燃油分布器，发现分隔加力燃油调节器指令油路和加力燃油分布器填充油路的密封圈破损，故障定位于该密封圈。

4.2 故障排除

将破损的密封圈更换成新品，经过地面试车验证和飞行验证，故障排除。

5 结语

航空发动机燃油控制系统工作复杂，加力燃油调节系统更是多个部附件协同调节，此类故障一般要经过综合的分析，从飞行参数、电气控制、各燃油附件相互之间关联逐个排查，最后定位故障点进行精确排出，避免大面积更换部附件造成不必要的经济损失和带来的外场工作风险。