3.2　故障案例

3.2.1　金属屑故障

发动机滑油系统中出现金属屑，预示发动机内部零件可能发生了异常磨损。这时需要检查分析，以确定金属屑来源，找出准确的故障部位。

1.故障现象描述

2019年4月2日，某型涡轴发动机，在飞行后落地时金属屑警告灯亮，发动机其他参数和指示灯均正常。地面检查发动机总回油路的带指示器磁性堵头MPI1上有小片状金属屑，M01单元体磁性堵头BMP和主滑油滤上也有较多小片状金属屑，后轴承回油路的带指示器磁性堵头MP2和M05单元体磁性堵头RMP上未发现金属屑。

2.故障树分析

根据图3-3-1所示的发动机滑油系统工作原理，画出发动机金属屑故障的故障树，故障树如图3-3-2所示，得到6个底事件（金属屑来源）。

图3-3-1　发动机滑油系统工作原理

根据上述情况，发动机滑油系统是否受到污染无法确认，先查找发动机方面的原因。发动机M05单元体磁性堵头RMP和M03单元体后轴承回油路的带指示器磁性堵头MP2上未发现金属屑，排除了M04、M05内部磨损和M03后轴承磨损的可能。金属屑应源于发动机M01或M02单元体内部的齿轮或轴承磨损。

发动机经分解检查，在M01单元体内找到了故障部位，是M01单元体锥齿轮组合的后部轴承磨损。

3.2.2　自动停车

发动机燃油系统故障很容易导致发动机富油、贫油或断油，甚至造成发动机停车。

图3-3-2　金属屑故障树

1.故障现象描述

2019年6月11日，某直升机在加油以后，按开车正常程序启动发动机，发动机参数指示正常。前推油门，当Ng转速上升到80%时，旋翼转速表指示摆动并迅速减小，发动机声音异常并很快消失，判断为发动机自动停车。再次试车检查和试验，直升机和发动机工作一切正常。

2.故障树分析

根据发动机及燃油系统的工作原理，管路泄漏、启动放油活门漏油、超转放油漏油和燃油调节器故障，可导致发动机因贫油或断油而停车，相应的故障树如图3-3-3所示。

经外场检查管路，未发现泄漏。将燃油调节器、超转放油活门和启动放油活门返回制造厂检查。

产品返厂检查情况：

（1）超转放油活门返回工厂，在试验台上检查合格，分解检查正常；

（2）增压活门返回工厂，在试验台上检查合格，分解检查正常；

（3）启动放油活门返回工厂，在试验台上检查合格，分解检查正常；

（4）燃油调节器返承制厂，在试验台上检查不合格。通过性能复试发现，启动和加速供油量偏小，与发动机Ng转速80%相对应的实测加速流量为94.7～109.7　L/h，合格范围为100～119.5　L/h，偏小5～10　L/h。

综合分析，先分解燃油调节器旁路活门。活门座封严口上粘着一个长3 mm，宽0.025 mm的鱼钩状异物。为了验证异物对旁路活门工作的影响，进行故障再现试验，故障复现。旁路活门是一个单向活门，其打开压力为0.005 mPa±0.002 mPa。活门主要由一个直径8 mm的钢球，一个孔径为6 mm的活门座和一个复位弹簧组成，作用是在发动机启动前向燃油调节器内充油和排气。

图3-3-3　发动机停车故障树

发动机停车时，旁路活门在复位弹簧的作用下处于关闭位置。启动增压泵，燃油增压后，经增压泵后出口油滤分为两路：一路直接到达旁路活门，将旁路活门打开，并经发动机启动放油活门回到油箱；另一路到燃油调节器齿轮泵出口。发动机启动以后，燃油调节器出口压力大于旁路活门的打开压力时，钢球压在活门内孔的尖边上，关闭旁路活门，切断回油。

发动机在加速过程中，燃油中有异物时，燃油调节器出口压力大于活门打开压力，钢球在关闭过程中，将燃油内异物压在活门座上，使钢球不能复位，形成缝隙，造成一部分供应给发动机的燃油回到燃油调节器油泵进口。由于加速供油量偏离燃油调节器加速曲线范围，导致发动机贫油熄火停车。

由上面的分析可得出，如果异物在产品出厂前粘在旁路活门内活门座上，产品无法交付。根据记录，燃油调节器在外场已无故障工作299 h。可以推断出，旁路活门内发现的异物为外来异物，该异物造成了发动机停车。

3.2.3　收油门无法停车

某些情况下，发动机燃油系统故障可能使油路无法切断，导致发动机无法正常停车。

1.故障现象描述

某直升机在预先机务准备时，发动机地面开车，双发启动正常，发动机各项性能参数正常。运转5 min后，正常收油门到地面慢车位置，油门杆在28°，30 s后油门收到底停车。按飞行手册规定的正常操作程序，当双发Ng正常下降到小于20%后，关闭了燃油增压泵；旋翼转速下降到小于100　r/min，收旋翼刹车。此时左发动机的Ng一直保持在14%左右不下降，T4温度保持在500℃左右。右发Ng下降到0，T4温度正常。当旋翼转速为0时，左发动机继续运转，切断应急燃油开关，涡轮转子惯性移动30 s后停止运转。

2.故障树分析

发动机停车时，燃油调节器主开关关闭，切断供油，发动机熄火停车。当Ng降至40%时超转放油活门关闭供油路，同时接通甩油盘到放油口的放油路。燃烧室内的剩余P2空气将甩油盘、喷射油道内的剩余燃油，通过超转放油活门从放油口排出。根据燃油系统图和发动机停车原理，发动机不能正常停车的故障树如图3-3-4所示。

图3-3-4　发动机不能正常停车的故障树

发动机不能正常停车，表明始终有燃油持续进入燃烧室参与燃烧。其必要条件是主油路有持续燃油供应，以及超转放油活门Ng为40%转速时不放油，或者超转放油活门的40%活门薄膜破裂失效。

主油路持续有燃油供应可能与燃调操纵机构脱开或调整错误、燃油调节器未完全关闭等因素有关。通过检查，排除了操纵系统的问题。对燃油调节器和超转放油活门分解检查，发现燃油调节器油门角度关闭不到位，同时超转放油活门的双层薄膜积油，这两个因素的共同作用是发动机不能停车的故障原因。

【课堂练习】

一、简答题

什么是故障树分析法？在航空发动机的排故中的意义是什么？

二、拓展训练题

1.根据所熟悉的航空发动机机型喘振故障，编写其故障树。

2.根据所熟悉的航空发动机机型的启动不成功故障，编写启动不成功故障树。

3.根据所熟悉的航空发动机机型的加力接不通故障，编写加力接不通故障树。

【素养提升】

阅读以下教学案例，结合本任务所学习的专业知识和技能，从国家安全、爱国精神、国防责任感和使命感、钻研精神、爱岗敬业、劳动精神、无私奉献的航空报国思想、精益求精的航空工匠精神、一辈子用心做好一件事、吃苦耐劳的工作作风、“咬定青山不放松”的坚强意志和家国情怀等方面，按照“三全育人”的要求，分析案例中所蕴含的积极元素，思考作为年轻有力的肩膀如何挑起航空发动机维修事业的大梁，肩负起腾飞的重任。并剖析对新时代航空发动机维修事业接班人的启示。

为飞机的“中国心”在崇山峻岭中奋战30年

发动机是飞机的“心脏”，是国之重器。刘大响长期从事航空发动设计和研究工作，1960年北航毕业后，留校攻读研究生，后到606所工作。为支援三线建设，他举家搬迁，千里迢迢，从沈阳来到四川江油一个偏僻山沟里工作了整整30年。当地条件十分艰苦，有着“山清水秀屋顶漏，鸟语花香厕所臭”的打油诗，也有着“献了青春献终身、献了终身献子孙”的流行语。他从33岁“进山”，63岁出来，人生中最宝贵的青春年华就是在那块热土上度过的。1995年他当选中国工程院院士，曾任中国燃气涡轮研究院总工程师、总设计师、第一总设计师，现任中国航空工业集团公司科技委副主任，北京航空航天大学教授、博士生导师（见图3-3-5）。

图3-3-5　刘大响

在山沟里的主要工作便是修航空发动机高空模拟试车台，这是一种在地面上模拟飞机在整个飞行包线范围内各种飞行状态和环境条件，对全台发动机进行试验的大型地面试验设备群。1974年，刘大响被任命为第11研究室副主任，分工主管高空台的调试和试验工作。在他的带领下，最终完成了高空台加温炉改造、引进数据采集系统等工作。1995年通过国家验收，正式投入使用，1996年被评为“九五全国十大科技成就奖”，1997年荣获“国家科学技术进步奖特等奖”。使我国成为世界上继美国、俄国、英国、法国之后第五个拥有此类大型试验设备的国家，从此中国在这一高科技领域占有了一席之地。

刘院士在我国航空发动机高空试车台、高性能推进系统预研、中推预研和推比10航空发动机预研等重大项目中均做出了突出贡献，为推动我国航空发动机的发展做出了重要贡献，具有很高的学术水平和领导能力。刘院士曾获得国家科技进步特等奖1项、二等奖2项、部级科技进步奖7项，以及光华科技一等奖和何梁何利科技进步奖等。

刘院士说“青年是祖国的未来，是民族的希望，我国两个最重要的百年，都被你们赶上了，所以，你们是最幸福的一代，但你们肩上的担子也很重，责任重大，使命光荣！”，对于他的人生可以用10个字来概括：诚信、勤奋、创新、团结、奉献。诚信是中国人民的传统美德之一，也是一切事业成功的保证。任何有成就的人都要从点滴做起，“寓伟大于平凡”。创新要靠人才，靠千千万万的优秀人才。刘院士80多岁了，仍在继续发挥余热，继续贡献“中国心”事业。希望所有航空人都能仰望星空，放飞梦想，脚踏实地，努力奋斗，砥砺前行，用拼搏、创新精神实现自己心中的梦想。