基于FMEA分析法的IO-360-L2A发动机燃油系统典型故障分析

张宁乐

摘 要：文章以IO-360-L2A发动机燃油系统为研究对象，对燃油系统的各个子系统和组成部件约定层次。应用FMEA方法，对故障模式做原因分析及影响分析。通过补偿措施分析可以对维修方式进一步总结优化，为科学维护提供经验。

关键词：IO-360-L2A發动机;燃油系统;FMEA;典型故障

中图分类号：V234;V263.6 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）05-105-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.050

IO-360-L2A发动机是一款水平对置型四缸航空活塞发动机，装配在某通航单位初级训练机CESSNA172飞机上。在飞行训练中，会经常遇到发动机故障而造成飞行训练任务延迟，同时造成航空安全隐患。在这些故障中，燃油系统故障发生频率较高，因此对发动机燃油系统的故障研究分析，可以总结优化故障发生方式，提出切实解决方法，有效提高飞机的可靠性和经济性。

1 发动机燃油系统

直接喷射式燃油系统：其是一种低压、多喷嘴系统。该燃油系统采用燃油泵对燃油加压喷射的方法供油，喷射系统是基于发动机控制燃油流量与计量空气量成正比的工作原理，燃油混合物通过燃油调节器调节油门和配制油气比。燃油分配器将燃油平均分配到各个与燃油管路相连的燃油喷嘴，由燃油喷嘴向发动机气缸进气管道中的空气喷油。流过文氏管的空气流量越大，喷入发动机的燃油量也越多;相反，流过文氏管的空气流量越小，喷入发动机的燃油流量也越少[1]。

直接喷射式燃油系统的作用是为发动机提供适量的航空汽油，并促使汽油雾化与空气均匀混合，组成混合比适当的混合气，满足发动机在各种工作状况下的要求[2]。

2 故障模式影响（FMEA）分析

FMEA分析法是研究产品故障对系统或整机所产生后果影响的分析，并分析每一个可能出现的故障模式，以便揭示或采取必要的纠正措施。

故障模式及影响分析过程如图1所示。

2.1 系统定义

为了更清晰地了解IO-360-L2A发动机燃油系统工作时的故障情况，需要对燃油系统做约定层次，包括四个子系统膜盒式机械燃油泵系统、燃油调节器系统、燃油流量分配器系统、燃油喷嘴与燃油导管系统的约定层次，使燃油系统下四个子系统的各个部件更加醒目地展现出来。初始约定层次如图2所示。

2.2 故障严酷度类别

依据航空发动机特点规定了故障严酷度等级，即造成发动机部件最坏的潜在后果所规定的一个度量，严酷度分为四等级。Ⅰ类表征严重危及人员安全或航空安全（引起发动机空中停车且不易空中起动的故障或导致机毁人亡），严酷度最高;Ⅱ类表征损伤人员或损伤飞机（引起发动机性能严重下降的故障）;Ⅲ类及Ⅳ类严酷度较低。

3 FMEA报告

3.1 制定FMEA表

IO-360-L2A发动机燃油系统故障FMEA表如表1所示。

3.2 关键件和重点故障模式

结合发动机运行时的故障情况和FMEA方法分析，总结出重点故障件为慢车活门互连杆;燃油调节器球形活门;进口燃油滤;混合比操纵杆及燃油分配器分油阀门。慢车活门互连杆常出现互连杆间隙过大或互连杆螺纹损伤;燃油调节器球形活门卡阻或活门渗油故障率较高;油滤在定检中出现的较高故障为堵塞;由于混合比操纵杆的调节不当，经常会发生贫富油故障等[3]。

3.3 燃油系统维修补偿措施

针对慢车活门互连杆间隙过大或互连杆螺纹损伤的故障，机务人员在维修过程中可以采用对孔径失圆的风门止动孔采取加衬套修复的方式解决。燃油调节器球形活门卡阻或渗油需要视情更换活门座。发动机停车困难一般是因为混合比杆连接机构调节不当，需要重新调节混合比杆并做地面试车工作。分配器分油阀门卡阻需要进行毛刺处理或更换部件，并做好清洁工作。在平时维护中还应加强对通气孔的检查[4]。

4 结语

通过对发动机燃油系统FMEA分析，结合日常运行中燃油系统出现的故障模式及频率，确定燃油调节器为燃油系统故障高发的源头，在定检维修中需要加强对燃油调节器的检查测试。面对燃油系统故障，应积极采取维修补偿措施，尽可能预防并减少故障发生，确保运行安全。

参考文献

[1] 阎成鸿.CESSNA172R机型培训教程[M].北京：航空工业出版社，2008.

[2] 付尧明.活塞发动机[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3] Cessna Aircraft Company.Model 172R/172S Maintenance Manual[Z].Rev22.

[4] 王凯.航空活塞发动机燃油系统常见故障及诊断技术研究[J].电子测试，2016（15）：113-114.