PW127F发动机典型故障分析

kmks · 发表于 2007-6-28 10:24:29

PW127F发动机典型故障分析

南航股份新疆分公司乌鲁木齐维修基地尹科强郭松

近期ATR72飞机发动机经常出现参数摆动或参数异常等不正常现象，造成航班不正常。根据理论分析和故障统计分析发现，导致飞机发动机参数变化或不正常主要原因由：引气系统、供油系统和控制系统工作不正常造成。

一、PW127F发动机系统原理

1、发动机的引气系统

发动机的引气系统由高压和低压部分组成。高压部分的主要部件是高压引气活门和高压引气关断活门。高压引气是在低功率下，功率杆在13º——35.5º之间时在按下发动机引气电门，高压引气活门和引气关断活门将会打开。接同高压引气，如果高压压气机出口温度超过270ºC，MFC（多功能计算机）将指令活门关闭；当温度掉至260ºC，MFC将指令活门重新打开；当温度超过274±6.7ºC，发动机超温电门将关闭高压引气活门和引气关断活门。

如果发动机超温电门19HA故障，会给MFC发出错误指令，高压引气活门时开时关，发动机参数明显摆动并伴有空调引气的明显噪音；若高压引气活门彻底关闭，发动机在地面慢车时，引气接通ITT温度明显低的故障现象。

经故障统计发现由高压引气活门故障在关闭位或MFC故障造成此故障的发生概率较低。

低压部分主要部件P2.5单向活门,引气关断活门，HBV（放气活门）组成。HBV用于引射低压压气机空气防止喘振，保证发动机工作状态良好。EEC（发动机电子控制）门有两种模式，一种是稳定状态：此状态下EEC操控放气活门的打开是为防止发动机压气机失速。EEC操控放气活门如何打开是由油门杆位置决定的，通常油门杆在55度时开始关闭，60度时完全关闭。55度以下时完全打开。另一种是过渡状态：在此状态下，放气活门逻辑功能计算分析发动机是否是突然加速过快或是减速过快，NH实际转速和NH转速变化率对以上两种状态起到决定性影响。在起动初期，如果NH转速低于18000RPM，放气活门将关闭。在起飞时放气活门是完全关闭的，但在维护过程中发现，由于放气活门故障或连接放气活门的相关管路漏气，造成放气活门工作时不能正常关闭、打开，或者打开太慢或是关闭太快的情况发生。出现这种情况，一方面导致发动机功率大量损失，EEC会增大燃油供油，致使NH、ITT、FF异常上升，另一方面，严重时造成发动机内部的压力变化过大，形成发动机喘振，使发动机内核心部件的损伤。尤其是起飞过程，此过程发动机是在大功率状态工作，引气系统的故障对发动机参数的影响非常大，尤其是ITT的参数的变化。

P2.5管路封圈老化，P2.5管路漏气导致发动机功率损失，也会使得ITT，NH，FF偏高。该管露封圈可通过定期更换来解决。

2、发动机的控制系统

发动机的控制系统核心部件是EEC和HMU（燃调）。在EEC模式下（正常情况），燃油由EEC控制HMU的步进马达来实现燃油精确控制，EEC通过接受压力、温度、和速度信号然后传递数据信号到HMU提供燃油控制。在人工模式下步进马达被锁定在上一指令的位置，反转电磁线圈机械机构关闭EEC步进马达控制限流嘴。功率杆凸轮机构通过功率杆角度改变离心飞重控制器转换功率杆角度和NH凸轮机构控制程序，改变HMU内的膜盒组件Px和Py的压力，调节燃油计量活门实现燃油控制。（P3引气分支成两股气Py和Px分别作用在膜盒上下腔，膜盒通过扭力管连接到计量活门的油针上）

总体来说，在EEC模式下，NH速度控制器控制关闭Py限流咀，燃油由功率杆和步进马达控制Py压力来实现。在人工模式下，步进马达连杆机构控制关闭Py限流咀，燃油由功率杆和NH速度控制器控制Py压力来实现。

二、常见的故障统计、分析

现象一：飞机在地面慢车时,发动机参数摆动或左右发慢车时ITT温度相差大。

统计分析：主要是高压引气工作不稳定，高压引气活门时开时关造成，故障频率高的部件是发动机超温电门19HA或高压引气活门，这两个部件也能引起左右发慢车时ITT温度相差大的故障现象。

现象二：EEC自动模式飞机在地面慢车时，发动机参数NH，TQ，FF，ITT比正常值高。

统计分析：故障频率高的部件是EEC和HMU。 HMU的燃油计量活门内安装有一个气动膜盒，膜盒控制计量油针，推功率杆时提供给发动机一个合适的供油量。若膜盒老化，会导致供油和减油时反映迟缓，若供油过大时，EEC无法及时对HMU的供油量进行调节，从而导致NH，TQ，ITT偏高；若EEC故障，也会导致无法对燃油精确控制，可能引起供油量过大，导致NH，TQ，ITT偏高。

现象三：飞机在起飞时ITT温度过高，或在起动时ITT温度过高。

统计分析：故障频率高的部件EEC、HBV和HMU。（也可能是发动机本体原因在此不作讨论）

发动机控制系统对ITT的影响分析，EEC给放气活门打开电磁阀提供一个打开和关闭信号，若此信号发出的时机较晚，会导致放气活门关闭较晚，从而导致低压压气机转速下降，导致输出功率降低，为达到额定输出功率，EEC会自动增加供油，ITT则会相对升高，高压压气机转速也会增加。

发动机引气对ITT的影响分析:在飞机起飞时，发动机引气由低压压气机提供，此时若管路漏气，或放气活门未完全关闭，导致低压压气机转速下降，输出功率降低，为达到额定输出功率，EEC会自动增加供油，ITT对应升高，高压压气机转速增加。