工程师论文某型发动机加力控制系统及故障分析

　　很多机器中都会用到发动机，发动机也是机器运行的核心设备。发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机、外燃机、电动机等。本文是一篇工程师论文范文，主要论述了某型发动机加力控制系统及故障分析。
　　【摘 要】某型发动机是带加力功能的大推力涡轮风扇发动机，但由于我国航空发动机技术的限制，其控制系统仍旧以机械液压式控制系统为主。由于本文讲述了一起该型发动机加力接通异常故障的排除过程，并借此例对该型发动机加力燃油控制和加力接通控制进行了分析。希望本文为了解机械液压式加力控制系统有一定的帮助和指导作用。

　　【关键词】发动机,加力,加力控制

　　对于现代战斗机的发动机，加力已经成为必不可缺的重要功能。某型发动机使用复燃加力方式，以燃油消耗率增加到非加力状态三倍的代价，使推力增加至1.7倍，达到12吨级，对提高战斗机的作战性能有着至关重要的作用。本文介绍了一起某型发动机加力接通故障，并借此分析了该型发动机加力系统的组成和工作原理。

　　1故障现象

　　某部对发动机进行试车检查时出现异常：进入加力状态后，发现加力指示灯未亮，即加力未能接通，但地面人员发现尾喷口出现加力火焰，加力已经接通。将发动机转换为训练状态(n1、n2、T6均下调以降低发动机负荷、降低发动机寿命损耗)，再次进入加力状态，加力指示灯未亮，尾喷口无加力火焰，加力未能接通。

　　本次故障最大的特点就是，加力系统未正常投入工作，但加力依旧成功接通。

　　2加力系统组成和原理

　　受我国航空工业技术水平限制，某型发动机采用模拟电子与液压机械相结合的调节系统，加力系统的燃油控制和喷口控制均为液压机械式。从功能上主要由加力燃油系统、喷口控制系统、控制加力接通的电气系统组成。

　　加力燃油系统功能是向加力燃烧室供给燃油，并自动调节供油量以保证加力燃烧室稳定工作，为开环控制系统。其主要附件有：加力燃油泵、喷口加力调节器(加力燃油计量部分)、加力燃油分布器、加力输油圈和相应管路。加力燃油系统核心部件是喷口加力调节器。喷口加力调节器根据油门杆位置、进气温度T1和主燃烧室气压P31控制燃油流量，然后将燃油输送到加力燃油分布器，加力燃油分布器再将燃油分配到5个输油圈;

　　喷口调节系统功能是自动调节尾喷口直径以调节加力燃烧室内气压，保证加力接通后发动机稳定工作。该系统为闭环控制系统，核心部件为喷口加力调节器内的落压比调节器，其他附件有：喷口油源泵、喷口加力调节器(加力喷口控制部分)、喷口作动筒等。

　　控制加力接通的电气系统功能是点燃加力燃油、控制加力稳定可靠的接通，并将加力接通与否反馈至飞机座舱，其主要零附件有：电子调节器(加力模块)、加力点火控制盒、加力点火装置、加力点火电嘴、喷口加力调节器上的传感器和高速电磁阀、火焰探测器。该系统核心部件为电子调节器，负责控制加力燃油控制系统一定时序进行工作，并在条件满足时控制点火系统点火。

　　3加力接通的过程

　　加力接通过程中，加力燃油系统、喷口调节系统和电气系统需协调工作，任意一环出现问题均会引起严重的后果。为保证加力可靠的接通并保证加力接通时发动机稳定工作，加力接通可分为四个阶段。

　　第一阶段，接通加力的准备阶段：从发动机油门杆进入加力域开始，加力燃油系统立即向加力起动燃油总管供油，在加力燃烧室形成可燃油气;同时喷口加力调节器上的加力信号器感受到喷口加力调节器进入加力状态时指令油压的变化，发出“接通加力”信号。喷口加力调节器的落压比调节器也在此时投入工作，保证发动机主机工作稳定。

　　第二阶段，加力点火：电子调节器在收到“接通加力”信号时，立即向喷口加力调节器“最小加力电磁阀”供电，使加力燃油系统只能向加力起动燃油总管供油。并根据发动机状态进行一定延时(若n2≥85%，延时0.4s，若n2<85% ，则在n2达到85%后，再延时0.9s)后，向加力点火控制盒发送点火指令。

　　加力点火控制盒收到电子调节器发送的点火指令后，加力点火控制盒向加力点火装置供电。加力点火装置内的储能电容器进行电荷积累，经加力点火电嘴电极间隙瞬时放电，形成电火花以直接点燃油气。

　　第三阶段，加力接通：若加力点火已成功，火焰探测器探测到加力火焰，则向电子调节器发出“加力已接通”信号，电子调节器切断“最小加力电磁阀”的供电，并向座舱加力灯发送高电平信号使其常亮，电气系统的加力接通程序结束。

　　若加力点火3s后仍未成功，电子调节器未收到“加力已接通”信号，则切断最小加力电磁阀的供电。同时向座舱加力灯发送脉冲信号使其闪亮。

　　第四阶段，接通全加力：喷口加力调节器的最小加力电磁阀停止工作后，加力燃油系统增大加力燃烧室的供油量，依次接通各区加力燃油总管供油，加力燃油系统进入全加力工作状态。

　　由于电气系统只在点火阶段限制加力燃油流量，因此电气系统与加力燃油控制系统基本是相互独立的，加力燃油系统最终都会向加力燃烧室供给足量燃油。这种设计显然有一定的缺陷，但也有着简单实用的特点。

　　4故障原理分析

　　通过“加力指示灯未亮”的现象，可判断控制加力接通的电气系统未能投入工作，因为电气系统投入工作后加力指示灯只可能有常亮和闪亮两种状态，但这仍无法解释为何会出现加力火焰。

　　根据“电气系统未能投入工作”的基本判断，试车检查了喷口加力调节器的指令油压和加力信号器，发现加力信号器故障。根据电气系统的原理，加力信号器输出的信号实际意义是“油门杆进入加力域”，是电气系统工作的首要条件，即加力信号器无输出信号，则电气不会投入工作。更换加力信号器后试车检查，加力接通数次均无异常。因故障现象消失、故障部位和排故之初的判断吻合，因此判断故障已经排除。

　　对于加力未接通却出现加力火焰的矛盾现象，经多方求证，认为是某型发动机涡轮后燃气温度很高，远超国内其他各型发动机，高温燃气将燃油直接引燃造成的。而在训练状态因涡轮后温度较低，一般较战斗状态低30℃～50℃，未能将燃油引燃，所以没有出现这种矛盾现象。

　　5结语

　　发动机故障种类纷繁，经常会有匪夷所思的故障现象发生，尤其是在新型发动机上，会有很多首次发生的故障。故障虽然千奇百怪，但只要抓住了其中的关键点，任何故障的排除都不是难题。
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