基于数据分析的活塞发动机燃油系统故障研究

刘兴龙 邓志奇

（1、95988 部队，吉林 长春130000 2、95935 部队，黑龙江 哈尔滨150111）

在现代技术应用下，小型非民用飞机技术有所发展，并且相关专家对其航电系统进行了优化，在航电系统中应用了数据分析系统，一定程度上提升了小型飞机的数据管理和数据分析，也能够利用数据分析技术对飞机内部的运行故障进行分析，并且采用数据分析系统能够对飞机活塞发动机燃油系统故障进行数据记录，从而提升故障分析效果，对于飞机发动机燃油系统维修有重要的作用。

1 赛斯纳172R 飞机及其发动机系统简要分析

1.1 赛斯纳172R 飞机

赛斯纳172R 飞机是美国原产的小型飞机，大部分用于私人飞机或者军事教练机。赛斯纳172R 飞机T-41 型号是美国空军和陆军的主要教练机，在飞机运行设计过程中选择应用莱康明IO-360-L2A 型活塞发动机，该发动机的燃油系统为直接喷射式燃油机系统，对于飞机的动力系统有非常重要的作用。活塞发动机燃油动力系统是发动机的重要系统，对于发动机的动力产生有非常重要的作用，在飞机运行过程中如果燃油动力系统出现故障，将会对飞机的动力系统造成严重的影响，也会影响到飞机运行安全。所以，在飞机运行中对燃油系统故障进行分析处理非常关键。

图1 为IO-360-L2A 型活塞发动机燃油系统原理图

1.2 飞机活塞燃油发动机系统

IO-360-L2A 型活塞发动机是军事用途飞机发动机应用的重要系统，其内部燃油系统选择直喷射式燃油系统，具有良好的动力性能。IO-360-L2A 型活塞发动机燃油系统主要包括油量表、油量表传感器、油滤装置、放油活门、燃油储存油箱、辅助燃油泵、燃油关断活门旋钮、燃油关断活门、燃油回流、发动机驱动燃油泵、燃油引射以及燃油分配活门等装置组成，实现了燃油供给以及电气连接，从而为飞机活塞燃油发动机提供良好的动力，对于飞机运行也有非常重要的作用[1]。图1 为IO-360-L2A 型活塞发动机燃油系统的工作原理图。在燃油系统工作运行过程中，各组件对于其燃油系统的工作性能都有重要影响，也在一定程度上提升了燃油系统的工作运行效果，保证了燃油系统的动力供应。

2 活塞发动机燃油系统中数据技术分析应用

IO-360-L2A 型活塞发动机燃油系统是飞机的重要动力系统，而在数据分析技术的研究发展下，为了保证发动机系统运行更加高效，选择应用到佳明1000 航电系统，能够实现飞机运行的数据参数分析。

佳明1000 系统是当前很多小型军用飞机中应用的航电系统，其是电子技术、数据分析技术集成化应用的航电系统，在飞机运行过程中，可以对发动机的工作运行状态进行良好的采集，并将飞机运行数据应用到SD 卡当中[2]，方便飞机运行结束后对飞机运行状态进行分析，对于飞机故障处理以及发动机燃油系统故障分析也有非常重要的作用。

SD 卡是数据分析技术的重要组成部分，其主要是完成数据获取以及数据储存工作，对飞机发动机的燃油系统进行良好的数据统计，从而保证燃油发动机系统运行能够更加高效。

在当前燃油发动机故障分析中，利用SD 卡获取数据，并采用数据分析软件能够对SD 卡的飞机燃油动力系统运行数据进行采集，其中包括汽缸头温度CHT、排气温度EGT、燃油流量FF等参数进行采集，从而做到对整体故障的分析。本文研究选择应用EGView发动机数据分析软件进行数据分析，EGView 软件具有SD 卡数据获取功能以及数据储存功能。

3 数据分析技术在活塞发动机燃油系统中的具体应用

EGView数据分析技术能够活塞发动机燃油系统的工作运行进行合理的分析，并通过数据分析而了解发动机的运行故障问题，并对其进行有效的处理。本次研究中对赛斯纳172R 飞机运行故障进行了数据分析，以下是具体分析内容；

3.1 燃油消耗量偏高故障分析

飞机活塞发动机燃油系统工作运行过程中需要消耗定量的航空燃油，以为飞机提供动力，而飞机的燃油性能以及燃油指标进行提前设计，正常运行状态下，燃油消耗比较稳定，而如果发生燃油系统故障，就会出现燃油消耗量增高的问题，需要对故障进行有效的解决。而在某飞机飞行过程中，教练机组成员发现当日加油量有偏高的问题，所以针对该问题进行了分析研究。

分析中选择对该故障飞机的加油量进行记录，并对比3 类同型号飞机的加油量。（1）故障飞机加油量达到273L、空地时间控制8.9h，而平均油耗达到30.6L。（2）对比1 号同型号分机加油量为164L、空地时间控制6.4h、平均油耗达到25.6L。（3）对比2号同型号分机加油量为250L、空地时间控制9.7h、平均油耗达到25.8L。（4）对比3 号同型号分机加油量为119L、空地时间控制8.6h、平均油耗达到23.7L。通过数据对比发现，故障飞机比1、2、3 同型号飞机的加油量都高，而平均油耗是最高，则可以初步判断飞机燃油动力系统出现故障问题[3]。

另外，在本次研究中为了对故障飞机的发动机燃油系统故障进行详细判断，分析中应用了EGView发动机数据分析技术，并对故障飞机中的发动机SD 卡进行数据获取分析，同时也获取了对比飞机的SD 卡数据。其主要对燃油流量（FF）参数进行判断。通过了EGView发动机数据分析统计发现，故障飞机燃油油量值达到了14.8GPH、根据RSA-5AD1 燃调翻修手册规定，燃油油量最大值应该控制在18GPH 以内，故障飞机燃油流量14.8GPH 在规定范围之内，但是与其他三架飞机相比，1 号飞机为14.3GPH、2 号飞机为13.6GPH、3 号飞机为14.2GPH，均要小于故障飞机。并且在四架飞机中，故障飞机的平均燃油油量也是最高值，其平均燃油油量达到了7.9GPH、而1 号飞机平均燃油流量为6.6 GPH、2 号飞机平均燃油流量为6.7 GPH、3 号飞机的燃油流量达到6.8 GPH。平均燃油油量高则代表故障飞机存在有燃油油量消耗偏高的问题[4]。

在本次分析中，选择应用到EGView软件，对飞机燃油系统的SD 卡运行参数进行分析，通过对比，很明显发现故障飞机油耗偏高的问题，采用数据分析技术可以精准的分析发动机运行故障。

3.2 发动机燃油系统工作不稳定故障研究

飞机运行过程中发动机燃油系统的工作运行非常关键，一定程度上决定了发动机运行的稳定型号，其中包括发动机燃油流量、发动机转速以及飞行高度都会受到发动机稳定性影响。本次研究中对发动机燃油系统工作稳定性进行了分析研究。某赛斯纳172R 飞机在起飞运行中，驾驶员发现飞机发动机工作异常，立即请求返回，返回基地后，机组工作人员对发动机故障进行了分析研究，分析中选择应用EGView软件进行实际的故障分析，并对该飞机SD 卡数据进行了数据获取和分析。图2 为故障分机SD 卡数据曲线图。通过对图2 进行分析研究发现，该飞机在起飞运行后存在有一定的故障时段，在故障时段内，飞机发动机燃油系统出现了较大幅度的波动，其中包括燃油油量波动，以及转速波动。波动时间大概在10 秒钟作用，通过图2 SD 卡数据曲线图分析发现，在飞机故障阶段，飞机发动机转速从2 190RPM下降到1 709RPM，同时燃油油量最大值在13.9 GPH 到9.6 GPH 之间浮动，最低值达到8.9GPH。通过发动机燃油系统油量分析以及发动机转速运行参数分析发现，发动机运行出现不稳定故障，需要对发动机做进一步故障检查，从而保证发动机燃油系统工作运行效果提升。

图2 故障飞机当日SD 卡数据曲线图

3.3 燃调空气室污染分析

燃油发动机燃调空气室污染对于发动机工作运行有非常重要的作用，一定程度上关系到发动机燃油系统的工作运行质量。本次研究中，利用数据分析技术对发动机燃油系统燃调测试项目进行了分析研究，文章中选择应用燃调测试项目，保证燃调工作运行有更好的效果。在实际分析过程中，利用EGView软件对系统运行进行分析，其中迟滞性检测、压力响应检测、行程检查以及渗漏检测等多项检测工作，对于系统检测分析有非常重要的作用。通过EGView软件数据分析发现，在该发动机燃油系统中，出现有静压空气室污染问题，对燃油系统的工作性能造成了一定的影响，对于整个系统工作运行也有非常重要的作用。

4 结论

本文针对赛斯纳172R 飞机进行了分析研究，文章中利用EGView 软件主要分析了飞机发动机燃油系统的空气室污染问题、发动机工作不稳定问题以及发动机的燃油消耗量高问题。采用数据分析对发动机燃油系统进行故障分析，能够通过合理的数据分析，实现系统优化。