某型号涡轴发动机涡轮转子卡滞故障分析

文章编号:1673 1220(2006)04 051 03

某型号涡轴发动机涡轮转子卡滞故障分析

郭 徽,尹洪举,马水全

(总参陆航部军事代表局,株洲,412002)

摘 要 本文针对陆航某团发生的发动机涡轮转子卡滞故障,从分析故障现象和有关数据出发,查出了卡滞故障发生原因,并提出了有针对性的预防措施。

关键词 涡轴发动机;涡轮转子;故障;卡滞

中图分类号: V235.12 文献标识码: A

Fail ure Anal ysis of Turbine Rotor Bi ndi ng of a Turbo Shaft Engi ne

GUO hu,i Y I N hong j u,MA shu i quan

(L and-Am ary A v iati on Bureau of G ene ra l Sta f,f Zhuz hou,412002)

A bstract The fa ilure process of the tur b i n e rotor b i n di n g of a turbo shaft eng i n e ser v ic i n g in the

land ar m y i s descr i b ed,and its causations is revealed through the facts and the data analysis,Pr oper m easures to preven t it recurrence are suggested by the author.

K ey words tur bo shaft eng ine;tur b i n e r o tor;fa il u re;bind

随着现代科技的发展和制造工艺的进步,促进了航空发动机制造工业向着高性能高精密方向发展,例如为了减少流量损失,提高发动机性能,某型号涡轴发动机燃气涡轮转子叶片的叶尖与导向器内环之间间隙必须控制在一定范围之内(0 45~0 5 mm)。因此,当出现某种原因(比如:温度场不均匀,导向器变形,或者涡轮转子动平衡被打破,使涡轮叶片叶尖与导向器内环的间隙变小),在涡轮转子高温高速旋转时,涡轮叶片叶尖与导向器内环就容易发生碰磨,产生卡滞现象。下面就针对某型号涡轴发动机转子卡滞故障进行分析,查找出其原因,并提出了预防故障的措施。

1 故障发生过程

2006年4月14日下午,陆航某团组织某型号直升机(双发型)在高度1200m实施第四架次空中再开车带飞训练(前三架次均正常),在关闭右发飞行时,直升机单发工作正常。当机械师按程序启动右发,按压启动按钮后,Ng为零不上升,扭矩不上升,T4上升到260 ,10s后,机组中止启动。等T4温度下降至160 后,实施第2次启动,Ng和扭矩仍不上升,启动时间10s后,中止启动。对该发动机实施冷转,Ng不上升,再次启动发动机,Ng和扭矩仍不上升,T4上升至432 后不再上升,再次中止启动。根据指挥员的指示,高度分别下降至800m、200m再次启动右发,现象同上,仍不成功。最后直升机单发滑跑安全着陆,全场停飞,有关人员至机场对该发动机进行地面检查。在检查中,发现以下情况:

(1)外观检查未见异常,转动自由涡轮转子未见异常,转动轴流压气机转子未见异常;

(2)启动该发动机检查。冷转检查,N g指示正

总第148期2006年第4期 直 升 机 技 术

HEL I CO PTER TEC HN IQU E

T ota l N o.148

N o.42006

收稿日期:2006 06 08

常;启动右发动机,T4、Ng 和扭矩指示正常,发动机启动成功;工作3分钟后停车检查,余转时间为28秒(异常);停车过程中发现该发动机有异常声音;

(3)停车后进一步检查。转动轴流压气机转子发现燃气涡轮转子有异常声音。

2 故障原因分析

根据故障现象(Ng 为零,指示系统地面检查正常),可以判明在空中燃气涡轮转子未转动,而导致燃气涡轮转子不转动的原因只能是以下两种情况:即转子卡滞或起动电机不工作。假如转子卡滞,则

在空中起动过程中,电机保护轴(保险轴)必然折断,在地面将无法冷运转和起动发动机,同时在发动机着陆后第一次转动燃气转子时应有卡滞声,这与故障现象不符。由此判断,Ng 为零的原因只能是电机不工作。导致电机不工作引起本次故障的机理分析如下。

2.1 故障现象分析

现象:Ng 无指示,T 4上升到260 、432 ,发动机停车时余转小,停车后有异响。现象分析:如图1

所示。

图1 故障现象分析框图

2.2 故障机理分析

根据图1分析结论,可以描述此次故障的机理原因如下:

发动机在第四次空中起动时,由于起动继电器线路失效,按压起动按钮后电机不工作,因此发动机Ng 转速无指示,同时由于起动系统放油活门失效

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(发动机不转时,放油活门关闭,发动机不能放油),造成起动喷嘴异常供油,飞机在一定的平飞速度下有少量的空气在冲压作用下进入燃烧室参与点火燃烧(T4温度有指示),在这种情况下,燃烧室温度场极不均匀,导致一级导向器组件变形。飞机降到地面后,攀转子检查发动机转动灵活,无异响,说明导向器的变形量不足以在冷态下使发动机转子卡滞(只是导向器变形严重)。但地面开车过程中,由于在离心力和高温作用下,涡轮叶片伸长,消除了导向器组件和涡轮组件的工作间隙,造成两者碰磨,产生转子卡滞,导致了发动机余转时间缩短并有异响。

3 预防故障措施

(1)对发动机燃油系统的起动系统放油活门进行普查,发现异常及时更换;

(2)进一步查找导致起动系统放油活门关闭压力变低的直接原因并采取措施杜绝;

(3)对起动电机电路的两个继电器进行普查,排除发现的故障;

(4)督促继电器制造厂查找继电器工作异常的原因并采取措施杜绝。

4 结束语

引起发动机涡轮转子卡滞的原因可能是多方面的,在分析判断这类故障时,我们要尽可能根据发生故障的现象和有关数据,追本溯源,真正找到与现象相吻合的故障根源,才能有利于排除故障,节约费用,同时也能为处理类似故障时积累经验,提高认识,防患类似故障发生。

南非建立!茶隼∀武装直升机中队

南非空军正逐步建立!茶隼∀战斗支援直升机中队,它携带有机炮和火箭,形成全天候作战能力,也正在研究与其他型号直升机和空降部队联合作战的战术。

该项活动源于南非为了能够在非洲地区扮演越来越重要的维护和平任务的需要。

在非洲,少量的武装力量却要承担大量的任务,因此,远程/高续航能力的直升机成为了一种有效的工具,!茶隼∀和!羚羊∀中型起重直升机可以提供优越的高温高原条件下的有效负载和航程性能,将适用于各种部署的要求。

组建该中队中的一个重要安排是由!茶隼∀武装直升机中队主办,2006年8月14日至21日在南非布隆方丹市召开的战术研究演练活动。南非空军第16中队!茶隼∀战斗支援直升机与其他武装部队共同进行了首次武装护航和空袭实战演习,演习中使用了20毫米口径机炮和2.75英寸火箭。这也是近年来最大规模的直升机军事行动,同时有12架机参与行动。它也是在!羚羊∀直升机上首次采用舱门上安装的机枪进行的实战演习活动。

除了!茶隼∀直升机之外,还有来自于南非空军其他直升机中队的!羚羊∀、BK-117和A-109直升机、第44中队的1架C ASA-212直升机、第500中队的多个分队、陆军第44空降团和第5特种兵团的一个小分队参加了此次演习活动。训练的主要目的是研究不同类型直升机、固定翼运输飞机和空降部队在维护和平框架内的优化组合应用。

!羚羊∀直升机在此次空降突击任务中承担部队运输任务,BK-117飞机承担侦察和部队小分队的穿插任务,而A-109飞机承担侦察任务。C ASA -212飞机用于提供降落伞和空降能力。

下一次战术研究演练活动和外场训练演习活动将计划在2007年举行。第16中队也将参加2006年底代号为!幼鹰∀的空降突击演习活动,该活动作为南非国防预备演习年度活动的一个组成部分,这也关系到南非陆军营承担空降突击任务而需要充分训练的问题。

(林)

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