某型发动机空中顺桨停车故障分析

熊英喜

摘 要：本文通过一例空中顺桨停车故障，分析其自动顺桨原因，并叙述了某型发动机调速系统工作原理、扭矩自动顺桨工作原理及顺桨停车排除故障树，对此型发动机顺桨停车故障分析具有参考意义。

关键词：顺桨停车；故障分析；扭矩自动顺桨

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0055-02

1 引言

某型发动机是我国一种常用的单转子高空涡轮螺旋桨发动机，与四叶变距空气螺旋桨配合工作，并通过螺旋桨操作系统改变螺旋桨桨叶角，来保证发动机除慢车外的所有工作状态转速恒定，系统还设置了扭矩、负拉力、人工和紧急顺桨装置，以保证飞机飞行的安全可靠。

发动机顺桨停车指的是在发动机停车后，把螺旋桨的桨叶转到与飞行方向接近平行状态的操纵动作，以减小阻力和避免损坏发动机。当发动机出现异常故障，导致发动机顺桨停车时，由于顺桨停车故障涉及发动机附部件和电路系统等范围较广，故障排查困难。其次，某些顺桨停车故障存在偶发性，故障无法复现，导致故障排除更加艰巨。而本文对发动机顺桨故障进行了详细的研究，为类似故障排除提供借鉴。

2 故障现象

某飞机执行飞行任务，连续起飞，在爬升过程中，距地面高度100m时发现一台发动机出现参数指示不正常，红色故障告警灯亮，发动机自动顺桨停车，飞机安全返航，飞机及机组无任何损伤。

3 故障分析

3.1 参数判读

梳理分析故障发生前发动机各工作参数的变化，情况见表1。

通过以上的数据，发动机油门从19.7°推至105.3°过程中，燃油压力和扭矩压力未上升至规定值，转速上升至98.5%未恢复平衡转速（95.5-96.2%），持续39秒，收油门至56°时转速一直保持在98%左右，而扭矩压力下降至10kg/cm2以下，触发了扭矩自动顺桨条件（油门56°以上，扭矩压力低于10kg/cm2），发动机故障信号灯亮，顺桨泵开始工作，进行扭矩自动顺桨停车。

3.2 故障树分析

根据发动机扭矩自动顺桨停车的机理，建立本次故障的故障树（见图1），根据故障树开展故障分析。

X01油门56°以上，停车电磁阀接通。

油门在56°以上时，如停车电磁阀接通，完全切断燃油供给，发动机的扭矩将下降至10kg/cm2以下，将导致发动机自动顺桨停车。从参数判断，停车前燃油压力有20kg/cm2，与故障树X01不符，可以排除。

X02发动机喘振。

故障发生时，机组人员未听见发动机存在异常声音，从参数判断，排气温度未出现上升现象，与故障树X02不符，可以排除。

X03测扭泵故障导致扭矩压力低。

测扭泵故障导致扭矩压力低于10kg/cm2时，如油门处于56°以上，则会发生扭矩自动顺桨。通过发动机地面试车和检查，测扭泵工作正常。与故障树X03不符，可以排除。

X11主燃油泵故障导致供油不畅通。

通过发动机试车及拆下主燃油泵进行检查，主燃油泵工作正常，X11可以排除。

X12燃调修正机构异常减油。

机理：修正机构会根据发动机使用环境增加或减少供油量，若修正机构异常减油，则会触发扭矩自动顺桨条件，发生顺桨停车。

通过对发动机进行试车检查，拆下修正机构感温棒分解检查，修正机构工作良好，X12可以排除。

X13燃调切油机构切油，降低燃油供给。

机理：燃调上设有起动切油机构，如机构工作异常，可在平衡转速时切油以降低发动机燃油供给，导致发动机扭矩降低，发生顺桨停车。

现场检查切油机构，工作正常，无异常，X13可以排除。

M2燃调极限转速切油机构工作。

机理：极限转速切油机构在发动机转速高于极限切油转速（出厂调定值100.2%-101.3%之间）时，会减少发动机供油，若此时转速仍不下降，则会一直降低供油量，当发动机扭矩降低至10kg/cm2时，会发生扭矩自动顺桨。

故障发生前，发动机转速一直高出平衡转速范围，且在98.5%附近波动，符合发动机极限转速切油时的工作特征，经测定此台发动机极限切油转速为99.5%，与故障前转速范围接近。

X21燃调内部滑油泵故障。

机理：燃调内部滑油泵上设有离心机构，能跟随发动机转速产生一个相应的控制油压，如滑油泵故障，会导致控制油压不能真实反映发动机转速，从而极限转速切油机构会异常切油，导致发动机顺桨停车。

通过发动机地面试车，检查极限切油转速得知，燃调滑油泵工作正常，X21可以排除。

M3螺旋桨无法变大距。

机理：螺旋桨无法变大距时，发动机转速将会上升超过平衡转速，直至转速达到极限切油转速时，减少燃油供给，导致发动机顺桨停车。

X31大距油路泄漏。

机理：螺旋桨变大距时，由调速器通过分流活门往大距油路中供油，从而推动变距活塞使螺旋桨变大距。如大距油路出现泄漏，会造成螺旋桨无法变大距。

通过螺旋桨和调速器的分解检查，大距油路中未发现泄漏点，X31可以排除。

X32螺旋桨卡滞。

机理：螺旋桨卡滞于某一位置变大距时，由于螺旋桨旋转阻力增加，大距油路不能推动螺旋桨变大距。

螺旋桨分解检查中发现桨套轴承保持架严重磨损断裂，增加了桨套轴承的工作阻力，可引起螺旋桨变距阻力大，无法变大距，无法排除。

X33调速器分流活门卡滞。

机理：调速器分流活门卡在下方位置时，大距油路与回油路相连，定距油无法往大距油路供油，大距油路无法建立油压，从而螺旋桨无法变大距。

通过试车及调速器分解检查，分流活门未见卡滞痕迹，调速器工作正常，X33可以排除。

根据对故障的上述机理分析、检查以及结论，最终只有螺旋桨卡滞导致（X32）发动机扭矩自动顺桨停车，不可排除。

3.3 螺旋桨卡滞故障分析

正常情况下，当油门杆处于56°以上时，燃油调节器的扭矩自动顺桨连锁电门接通。如图2所示，扭矩压力大于2.94MPa时，在扭矩滑油压力作用下，扭矩自动顺桨传感器的两个电门都接在3、4点上，当扭矩压力下降至10kg/cm2以下时，扭矩自动顺桨传感器的下电门跳向1、2两点，发出扭矩自动顺桨信号至顺桨继电器盒，顺桨泵工作，发动机顺桨停车。

本次故障发生时，发动机油门从19.7°推至105.3°，桨套轴承保持架磨损断裂导致螺旋桨卡滞无法变大距，发动机转速升高，转速达到燃调极限切油转速时开始切油，降低了發动机燃油供给，导致发动机输出功率（扭矩）降低，当扭矩压力低于10kg/cm2时，发动机扭矩自动顺桨停车。

4 故障结论

发动机空中顺桨停车的原因为螺旋桨桨套轴承保持架磨损断裂，导致发动机输出扭矩低于10kg/cm2时，发动机扭矩自动顺桨停车。

5 结语

顺桨停车故障是某型螺旋桨发动机的一类综合性故障，排查难度大，在熟知发动机各系统工作原理的基础上建立故障树，对发动机进行系统全面检查，可以准确定位故障原因，并举一反三杜绝类似故障再次发生。

参考文献

[1]某型发动机技术说明书[M].中国航发南方工业有限公司，2017.

[2]某型发动机维护手册[M].中国航发南方工业有限公司，2017.