某型综合调节器α1 角度不调节故障分析

马全福 杨浩 张翔宇 刘逸粟/成都航利（集团）实业有限公司

0 引言

某型发动机低压压气机进口导流叶片控制系统为电子液压机械式，其电子部分为综合调节器，液压机械部分安装在燃油泵控制器中，测量装置和执行机构安装在发动机上。综合调节器根 据n1换（低压压气机换算转速）调节进口导流叶片角度α1，以提高低压压气机的喘振裕度，防止喘振，以及提高低压压气机非设计状态的效率。

当α1角度偏移量超出综合调节器的调整范围时，综合调节器发送“α1角度不调节故障”信号到机载监控系统，并记录在飞参系统中。

1 原理分析

低压压气机进口导流叶片角度α1的调节包括主调节系统和备份调节系统两套控制系统。主调节系统由综合调节器的α1通道、数字式比例电液伺服阀（ИМ8）、n2换（高压压气机换算转速）指令装置、指令杠杆、超前机构、反馈机构、角位移传感器、叶片操纵作动筒等组成，如图1 所示，调节规律为 α1=F（f1ПР）。备份调节系统是液压机械调节系统，当综合调节器α1通道故障时随f2ПР改变，调节规律为α1=F（f2ПР）。其工作原理如下。

从综合调节器α1通道来的分别与n1（低压压气机转速）和 T01（发动机进气口温度）成正比的电信号送到f1ПР生成器，再将与f1ПР成正比的电压信号送到程序生成器。角位移传感器将感受的反馈信号经α1角度测量器转换成输出电压信号，也送至程序生成器。当α1角度和f1ПР与给定程序的调节值不一致时，程序生成器产生失调信号△PHA，由脉冲调制器将失调信号△PHA 转换成脉冲占空系数S8，经功率放大器放大后，输送至执行机构电磁活门ИМ8，由电磁活门ИМ8 实施对α1的调节，待α1调节到与f1ПР相符的角度后失调信号消失，占空比系数恢复到S8=50%。

液压机械控制部分根据测得的到发动机进口截面的高压转子换算转速f2ПР，形成叶片角度控制指令α1o 信号，与测得的实际叶片角度α1相比较，利用杠杆机构控制分油活门的位置，控制进口导流叶片的角度α1。

2 故障分析

由发动机低压压气机进口导流叶片控制系统和综合调节器结构、原理可以看出，产生α1不调节故障的原因很多，其中由综合调节器报故障的原理如图2所示。

从图2 可以看出，综合调节器报α1不调节故障的原因主要有以下几种情况。

图1 低压压气机进口导流叶片控制系统方块图

1）n1换算转速过大或过小

综合调节器的n1换算转速生成器根据n1转速传感器及T1进气口温度传感器输入的电压信号计算出n1换算转速，当n2＞57%，n1换算转速不在10%～114%范围内时，输出低压导流叶片故障信号至或门电路。

2）α1角度过大或过小

综合调节器根据α1角度传感器反馈的电压，由测量电路生成α1角度。当α1角度不在1°30′～39°范围内（误差±1°）时，或者α1角度＜±1°时，输出低压导流叶片故障信号至或门电路。

3）二次电源故障

综合调节器通过飞机+27V 供电工作，内部电源产生稳定的±12V 二次电源。当二次电源故障时，将导致综合调节器内部工作异常，产生α1不调节故障。

4）T1进气口温度过大或过小

综合调节器通过T1温度传感器由测量电路输出T1温度电压，当T1温度过大或过小时产生T1故障，从而产生α1不调节故障。

5）宽脉冲调制器故障

n1换算转速与α1角度生成失调电压ΔPHA，根据失调电压的大小，宽脉冲调制电路输出控制ИМ8 电磁活门工作的驱动脉冲电流，并利用电磁活门的工作脉冲电流生成S8占空比信号电压并发送至飞参。

失调电压ΔPHA 与S8占空比是一一对应的关系，当失调电压ΔPHA与S8的对应关系出现较大差异时，将发出α1不调节故障信号。

3 由供电信号故障导致的α1 不调节故障

除了通过原理分析得到的故障原因外，还有一个容易被忽略的故障原因——角位移传感器供电信号故障导致α1不调节。

角位移传感器为感应式位移传感器，其感受转角的原理是按差动变压器原理工作的，如图3 所示。初级线圈作为差动变压器的激励（相当于变压器的原边），次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈串接而形成变压器的副边。

发动机工作中，角位移传感器的激励电压，即初级线圈的输入电压为400Hz 的正弦交流电压，由综合调节器供给，如图4 所示。激励信号的频率或幅值发生变化，将直接影响α1角度的测量结果，从而造成α1不调节故障。

由于α1、α2传感器为同一个激励信号，而两个传感器同时发生故障的几率很小，因此当α1、α2传感器同时无法调节时，很可能就是角位移传感器供电信号故障。

4 故障检查及排除

根据以上分析，当综合调节器发出“α1角度不调节故障”信号时，需要分别针对S8及α1进行相关测试和检查。

1）列出“S8占空比异常”故障树，如图5 所示。

2）列出“α1角度异常”故障树，如图6 所示。

图2 综合调节器报故障的原理

图3 角位移传感器原理图及等效电路图

图4 综合调节器向角位移传感器的供电原理

图5 S8异常故障树

图6 α1异常故障树

3）针对以上两种故障对综合调节器进行参数检测及温度试验

a. 常温条件下，给定N2=92%、T4=600 ℃、α1=35°、N1=80%，通电检测PHA 通道参数，并使用热吹风加热相关电路元器件，观察占空比、故障信号等参数。

b. 低温-60℃条件下，给定相关参数，通电检测PHA 通道参数。

c. 高温65℃条件下，给定相关参数，通电检测PHA 通道参数。

d. 进行振动试验，给定相关参数，通电检测PHA 通道参数。

e. 在相关温度、振动试验过程中，通过示波器检测观察+27V_БДК 离散指令电压以及二次电源±12V 供给是否正常，有无明显的电压脉动。常温条件下，通过热成像仪观察电源组件中元器件是否有不正常的发热现象。

f. 综合调节器电路板件检查。对综合调节器各组件进行彻底的分解检查，检查印制线、焊盘、元器件、插头有无异常，重点检查控制ИМ8 信号电路及脉冲调制电路有无异常。

5 结论

α1角度不调节故障在地面和空中经常发生，给飞行安全带来极大威胁。作为发动机的大脑，综合调节器故障是引起α1角度不调节故障的重要原因之一。通过原理分析，针对性地对故障点进行检查和排除，可极大提高排故效率，保障飞行安全。