诊断发动机排气温度显示记录异常的方法研究

张晓光，管清友

（航空工业沈飞集团公司，辽宁 沈阳110850）

航空发动机是飞机的心脏，而发动机的排气温度更是直观地反映发动机工作状态性能的重要参数。发动机排气温度显示途径主要有主显示器显示、辅助显示器显示，以及地勤人员判断的飞行参数记录等。发动机排气温度主要是由分布于发动机舱的热电偶感应温度的变化，产生感应电动势，以模拟量信号输出，经过温度补偿的形式传送到各显示记录系统。

1 机理分析

1.1 温度补偿效应

热电偶是常用的温度检测元件，由两根材料不同的金属导线焊接，分为两端：热端感受温度，冷端输出。热电偶只有在冷端温度不变的条件下，其热电势才与热端温度呈单值函数关系。但实际应用中，随着发动机排气温度在20～800℃之间的连续变化，需在热电偶的冷端进行偿法，通常采用补偿导线法，原理如下[1]：

补偿导线法即采用一对热电性与热电偶相同的金属丝将热电偶的冷端连接，一般温度补偿导线的介质导线电阻规格为高端约1.4Ω/m，低端约0.6Ω/m.

1.2 显示记录机理

发动机热电偶感应发动机排气温度的变化后产生感应电动势，主要用于辅助显示器显示、发动机参数解算、主显示器显示、参数记录。信号传输信号补偿始终遵循高端、低端补偿逻辑，中间数据转换传输可采用GJB422、GJB429、1553B及光纤信号等形式传输。示意图如图1所示。

图1 排气温度显示示意图

2 排气温度显示记录异常故障树分析

发动机排气温度显示记录异常情况主要有超标、摆动以及各显示记录不一致等。根据排气温度显示工作原理，结合工作实际分析，确定引起排气温显示记录异常的主要原因有如下15个底事件构成，故障树如图2所示。

图2 排气温度显示记录异常故障树

2.1 成品问题

成品问题主要有：发动机热电偶、发动机参数解算部件、辅助显示器、数据转换部件、参数记录部件。

2.2 线路问题

（1）常态断路问题

常态线路检查包括测量线路导通性、绝缘性、电阻值，进而排除常态断路情况。

（2）虚接断路问题

1）连接器未安装到位：常规检查连接器用多个键和壳体上相应的键槽定位，当连接到位后会听到“咔哒”声。

2）接触偶接触不充分：电连接器“针、孔”未见存在“缩膛”、“弯针”、“倒针”，接触偶材质如镍铬、镍硅、铜、镀金等存在氧化或附着物等问题。

（3）常态短路问题

通过对线缆间电阻及绝缘情况测量，可以排除常态短路情况。

（4）其他虚接短路问题

主要包括：压接点虚接短路、连接器虚接短路，通过对连接器及压接点分解或测量信号之间，信号与地之间的电阻及绝缘检查可排查。

（5）多余物造成的虚接短路：连接器内存在导电性质的多余物也可造成线路虚接。

（6）温度补偿电缆问题

主要有：高、低端的温度补偿线反接，电缆敷设错误或者未采用高、低端补偿电缆。

3 实例验证

某机地面试车时发现，辅助显示器与主显示器的发动机排气温度不一致，随着发动机试车时间及温度的变化而变化，最高达40℃.

3.1 数据分析

对比试车时数据，见附表1.辅助显示器显示的排气温度偏高，主显示器显示的排气温度与发动机状态要求控制温度基本一致，辅助显示器显示的排气温度异常。

表1 排气温度对比图表

3.2 故障定位

检查辅助显示器至热电偶端的高、低端补偿电缆，记录电阻值，数据见附表2.

表2 辅助显示器补偿电缆电阻

约3.5 m电缆，此长度与座舱内辅助显示器至中间连接器段补偿导线长度相当。

检查座舱内辅助显示器补偿电缆并测量电阻值。数据见附表3.

由数据计算故障飞机补偿导线高、低端电阻比不满足理论上2.33电阻比要求。温度补偿导线电阻值与理论上电阻有偏差。说明补偿导线部分线段未按要求进行敷设。通过计算，错误补偿电缆长度为：

表3 座舱内辅助显示器补偿电缆电阻

由表3数据分析，辅助显示器的补偿线缆高低端反接。

3.3 故障验证

调整温度补偿电缆后试车验证辅助显示器和主显示器显示的发动机排气温度正常。

4 结束语

发动机排气温度，作为发动机的一项重要工作常数，指示异常将直接导致试飞员对发动机状态判定错误，尤其特情下处置稍有不慎将导致发动机空中停车的安全事故。本文通过对发动机排气温度显示记录的理论分析，以故障树的形式对各底事件进行了说明，并通过实例方式加以验证此种分析方法的真实有效性，希望能以此文对航空机务人员处理类似问题提供有效地帮助。