一起推收油门发动机N2转速不跟随故障研究

■ 涂洪忠 李鹏辉 胡平/成都航利（集团）实业有限公司

1 故障描述

某飞机执行任务，当日飞行第2架次，飞行员反映发动机空中慢车推油门转速不上升（N2转速76%左右），飞机提前返航。地面检查飞机油门操纵系统固定可靠、操作灵活，通电检查座舱油门杆位置与主泵调节器油门刻度盘对应关系正常，电动油门控制器、电动油门机构工作正常。查看飞参，气压高度2940m，油门角度16°，N2转速76.82%，推油门转速不上升（反复推收6次均无变化）。地面开车起动成功（起动时间53s），慢车推油门转速不上升，故障复现。该发动机为引进型新发，更换主泵调节器后故障排除，发动机继续使用。

2 建立故障树

基于故障现象，根据燃油系统控制原理（见图1），初步分析认为故障可能原因为加速供油量不足。引起加速供油量不足的原因有：主泵调节器P2气路漏气、P2开口膜盒性能异常、挡板活门卡滞在打开位置、加速节流活门卡滞在打开位置、单摆活门无法正常关闭、加速控制器相关零组件装配关系异常等。

图1 燃油控制系统原理图（局部）

1）主泵调节器P2气路漏气、P2开口膜盒性能异常、挡板活门卡滞在打开位置，均可导致主泵调节器P2活塞杆左腔放油，P2活塞左移，P2凸轮逆时针转动与综合杆接触半径减小，比较杠杆顺时针转动，加速节流活门打开，随动活塞上腔油压减小，直至发动机处于最小供油量控制器控制工作状态，发动机推油门转速不上升。

2）加速控制器相关零组件装配关系异常，可导致挡板活门组件无法正常调节加速供油量，发动机推油门供油量无法达到发动机需油量，发动机只能维持在最小供油量控制的慢车状态。

3）快推油门时，随动活塞上腔油压增加，随动活塞下移，计量开关反馈凸轮半径减小，加速节流活门向打开放油方向移动，随着N2转速和P2压力上升，加速节流活门在综合杠杆的作用下向关油方向移动直至完全关闭。若加速节流活门卡滞在打开放油位置，随动活塞上腔油压无法维持对应油门给定转速状态，直至发动机处于最小供油量控制器控制工作状态，发动机推油门转速不上升。

4）收油门时，转速控制器单摆活门放油，随动活塞上腔泄压，计量开关开度减小，供油量减小，发动机转速减小，直至处于油门给定位置状态。若收油门过程中单摆活门卡死在放油过多位置，随动活塞上腔油压无法维持对应油门给定转速状态，直至发动机处于最小供油量控制器控制工作状态，发动机推油门转速不上升。

基于上述分析，建立如图2所示的故障树。

图2 加速供油量不足故障树

3 故障定位

保持主泵调节器返厂状态录取性能，重点对P2气路、最小供油量、加速供油量、油门角度特性、加减速时间等参数进行检查。按给定转速与P2变化关系检查加速供油量，在N2=3765r/min时各P2压力下的燃油消耗量基本保持在最小供油量控制器控制的供油量（见表1），故障复现；其他性能参数未见异常。

表1 加速供油量录取情况

将该台主泵调节器进行大分解，重点检查故障树底事件涉及的零组件，除发现挡板活门工作面上有一长1.402mm×宽0.261mm×厚0.05mm的条状多余物外（见图3、图4、图5），其余未见异常。

图3 挡板活门工作面上多余物

图4 电镜下多余物全貌

图5 电镜下多余物最大厚度

对发现的多余物进行理化分析，成分占比为Al含量92.87%、Si含量6.95%、Mn含量0.17%（见图6）。材料与主泵调节器壳体材料ZL104类似，从形貌上判断应为加工残留物。

图6 多余物能谱分析

4 故障原因分析

根据发动机工作原理，加速时推油门杆，转速调节器单摆活门的开度向关闭方向快速移动，计量开关随动活塞上腔压力增大，随动活塞下移，带动计量开关开度增大，供油量增加，发动机转速上升。此时，通过反馈凸轮带动加速节流活门打开，使随动活塞上腔压力增大速度变缓，供油量缓慢增加。随着转速增大，P2压力相应增加，挡板活门开度减小，P2活塞右移使加速节流活门右移开度关小，供油量增加。若挡板活门工作面上存在多余物，将导致挡板活门开度不能关小，P2活塞左腔压力始终小于右腔压力，P2活塞移至左极限位置，P2凸轮半径变小，使得加速节流活门处于打开位置，随动活塞上移，与之相连的计量活门关小至最小供油量位置，被限制在最小供油量状态，最终导致推收油门转速不跟随。

挡板活门安装在主泵调节器的调节器壳体上，挡板活门前来油压力与活门开度关系如图7所示，在间隙大于0.05mm时挡板活门调节特性基本消失（活门最大开度0.1mm，稳态工作开度约0.034mm），即挡板活门前来油从活门端面泄压，P2活塞左腔压力始终小于右腔压力，P2活塞右移失去动力源，导致加速控制器调节失效。此次发现的多余物最大厚度为0.05mm，足以使挡板活门调节失效。

图7 挡板活门特性曲线

基于以上分析，造成本次故障的原因是主泵调节器挡板活门被多余物卡在打开位置，导致最小供油量控制器投入工作，发动机转速处于最小转速稳定工作，推收油门转速不跟随。该主泵调节器为引进型号新品，未经过修理，多余物为原始加工残留物。

5 预防措施

在主泵调节器修理时，无论大修和检修，对挡板活门组件（包括新品）执行以下操作：

1）分解挡板活门组件，进行内腔冲洗，借助手电筒目视检查挡板活门座端面和油槽，应无金属屑等异常杂质，如有金属屑等杂质则重复冲洗，直至合格。

2）利用光学非接触式测量仪，从进油口和出油口两个方向分解放大（放大倍数不低于40倍）检查油槽、内腔及端面应无金属屑等杂质。

3）修理过程中加强燃油清洁度及多余物控制，避免带入物；加强油封工作控制，避免内部机件锈蚀。