WZ8系列发动机是具有性能比较先进、尺寸小、重量轻、结构简单、工作可靠、使用和维护方便的特点。WZ8系列发动机采用单元体设计,目前主要作为直九系列和直十一型直升机的动力。
在外场使用过程中,有一种故障虽不太常见,但颇为复杂,即Ng转速(燃气发生器转速)自动下降。说其复杂,主要是因为该故障往往牵涉到发动机和直升机的多个零部件,若是排故思路不清晰,则很难迅速准确地定位故障点,造成时间和精力的浪费。本文将针对此故障展开探讨和研究,以求抛砖引玉。另外,本文所针对的,不包括配装海军直九C型机的WZ8F发动机(因其指示终端为仪表式,非数字式)。
Ng转速自动下降,表现在发动机参数指示上,即为Ng转速指示的非正常下降。此种情况,实际上可以分为两大类,即“真降”和“假降”。何为真降,何为假降?真降指的是伴随着Ng转速指示的下降,发动机的实际转速也在下降;假降则是指示系统出了故障,发动机实际转速并未下降。区分真降和假降的方法比较简单:若t4(燃气涡轮后温度)、扭矩等参数指示随着Ng转速指示一同下降,则为真降;t4、扭矩等参数指示不变,则为假降。
Ng转速真实下降
这种情况是由于发动机本身的工作不正常造成的,其原因多种多样,大多数是发动机燃油系统有故障,或其它方面的原因干扰了燃油系统的调节功能。因造成这种情况的原因太多,故本文不作重点论述。
真实Ng转速未下降
这种情况是因指示系统某个环节出故障,导致的Ng转速指示非正常下降。一般来说,在新装机的发动机Ng转速自动下降故障中,“假降”发生的比例较大。故障现象一般为地面开车时发动机运转正常,Ng转速指示达到某个数值时即迅速下降至0,其它参数指示均正常。
Ng转速指示系统原理
1、相关附件简介
Ng转速传感器(燃气发生器转速传感器)
Ng转速传感器安装在附件传动机匣后部,由附件传动机匣内的传动齿轮驱动。转速传感器是一个三相交流发电机,它的感应体是一个双极永久磁铁。它提供三相交流电压,其频率与转速成比例。
监控电缆
——监控电缆保证发动机附件与直升机系统连接。
——监控电缆是由许多带插头的分电缆构成的,用插头与发动机附件相连接,然后集结成为总电缆,通过总电缆插头与直升机连接。
——各分电缆上有套管,上面标有与所连附件相应的识别标记。
15Δ(左发)或16Δ(右发)插座
15Δ或16Δ插座是一个双向插座,是发动机监控电缆和直升机线路的“分水岭”,分别连接发动机监控电缆总插头和直升机电缆。
超应急功率检测盒(“ECP”检测盒)
超应急功率检测盒利用三个安装支脚安装在直升机行李舱内或发动机上方的直升机整流罩内。
超应急功率检测盒接收Ng转速传感器输出的信号。它的作用是检测并记录实际使用超应急功率状态的Ng界限值。
当超过这一Ng界限值时,检测盒上就会显示出一个红色标志(磁性指示旗);这一信息可以同时反映在座舱里(选用),即“ECP”指示灯闪烁。
检测盒内还有一个寿命计时器,对于发动机在最大(起飞)状态以上的工作时间,它将其进行折算后计入寿命。
发动机参数采集显示系统
发动机参数采集显示系统不属于发动机,由发动机参数采集器和发动机参数显示器组成。用于采集发动机、传动、液压、电源等系统的各主要参数,并通过彩色液晶显示屏显示各参数。还可显示发动机历程参数及系统内部故障信息。
2、工作原理
Ng转速传感器是一个三相交流发电机,它由附件机匣内的传动齿轮驱动,提供三相交流电压,其频率与转速成比例。该三相交流电压信号通过监控电缆中的3根导线传递给超应急功率检测盒,超应急功率检测盒再将信号传给直升机上的发动机参数采集器。发动机参数采集器将信号处理后,通过发动机参数显示器显示出来。
故障分析
上文提及,故障现象一般为地面开车时发动机运转正常,Ng转速指示达到某个数值时即迅速下降至0,其它参数指示均正常。
Ng转速指示迅速下降至0,说明Ng转速传感器至发动机参数采集器的线路中某个点发生了短路或断路的情况,当然也不能排除Ng转速传感器断轴等特例。以下列出一些可能导致故障的原因:
——插针与插座之间接触不良,插头松动;
——插座上有划痕、毛刺;
——发动机某处渗油或进水至线路内导致短路;
——发动机振动;
——电缆(发动机或直升机)中的导线因屏蔽套损坏等原因搭接到其它部位;
——各相关附件内部故障(包括传感器断轴)。
排故流程
由以上故障分析可知,系统中的某个点出现问题,都有可能导致Ng转速指示非正常显示。要排除故障,不能一味无目的地串件,必须理清思路,循序渐进。
1 制定排故方案的基本原则
制定排故方案主要应遵循以下两点原则:
——产品的停放期最短:尽可能缩短排故的时间,使产品尽快恢复到良好状态。
——合理地拆卸零部件:尽量避免大拆大卸,需要拆卸零部件时,尽量做到使拆卸的零部件最少。
2 排故的一般步骤
分析查找故障时,可根据具体情况采取适当的方法。一般采取由静到动、由表及里、从外到内、从简单到复杂的顺序进行查找。
由静到动,先从静态方面着手,首先通过向有关的空地勤人员了解详细的故障情况,以及发动机当时工作条件、使用环境、飞机飞行任务类型等情况,必要时调查发动机使用维修的历史情况,拟定一个初步的排查方案;在排查方案中,优先考虑能在地面停车状态进行的查找工作,然后再考虑进行需要开车或试飞的工作。
由表及里,从表面现象着手,逐步深入检查分析,直至找到真正的原因。有些表面现象容易让人迷惑,这时需要我们运用有关的知识和积累的经验,从各个可能的原因进行分析检查;对于复杂的疑难问题,还可以运用故障树等方法帮助进行分析,找出可能引起这种故障现象的原因;然后对这些可能性逐一检查,最后找到真正的原因,从而透过现象找到问题本质。
从外到内,先了解检查产品外部的环境条件和外观情况,分析这些外部条件与产品内在品质之间的联系和影响,结合这些关联因素再去查找产品发生故障的原因。
从简单到复杂,检查时先从简单易行的工作做起,逐渐缩小检查范围。从简单做起,可以提高效率,避免捡了芝麻丢掉西瓜。因为有时侯故障原因可能就在这简单的一步之中。
3 具体排故方案研究
了解到排故的基本原则和一般步骤后,我们可以着手进行故障的排除了。首先,需掌握Ng转速指示系统各相关附件连接情况。
制定排故方案之前,还需了解到监控电缆中的Ng转速指示线路具体情况。既然Ng转速传感器是一个三相交流发电机,则Ng转速信号需要通过3条导线传递。在监控电缆中,这3条导线有着一个单独的金属屏蔽套,该屏蔽套连接总插头中的53号插针。正常情况下,用万用表测量53号插针,是不应接地的;而监控电缆总屏蔽套是接地的。若53号插针因为屏蔽套损坏等原因而导致接地,则很可能会出现Ng转速指示不正常的现象。因此,测量监控电缆总插头的53号插针是否接地,是排除该故障的简便方法之一。
结合以上分析,已经基本上理清排除Ng转速指示自动下降故障时需要注意的问题了。本着由静到动、由表及里、从外到内、从简单到复杂的原则进行排故。
参考文献
〔1〕涡轴8F发动机维护手册. 中航工业南方航空工业(集团)有限公司,2009.