航空飞机发动机常见故障原因分析和处理措施

发表时间:2020/9/16   来源:《中国西部科技》2020年9期   作者:李文赞
[导读] 发动机是航空飞机的动力源,其正常稳定运行是航空飞机安全航行的重要保证
        李文赞
        河北机场管理集团有限公司机务工程技术分公司,河北省石家庄市 050000
        摘  要:发动机是航空飞机的动力源,其正常稳定运行是航空飞机安全航行的重要保证。但是航空发动机在长时间运行中出现各种故障也在所难免,如果处理不及时和正确就很可能造成飞行事故,因此提高航空发动机故障排查及处理水平非常重要。基于此,本文对航空发动机常见故障及处理措施进行了分析探讨,旨在促进航空发动机故障处理水平的提高,确保飞行安全。
关键词:航空;发动机;常见故障;处理
        航空发动机是飞机的重要组成部分,其正常稳定运转不仅关系到航空飞机的安全航行,而且还关系到乘客的生命财产安全,提高航空发动机管理至关重要。而掌控发动机常见故障诊断技术及措施是维持航空发动机正常运行的重要保证,因此加强航空发动机常见故障及处理措施的研究意义重大。
        一、航空飞机发动机常见故障现象
(一)运行不稳定
        运行不稳定是航空发动机运行中出现的常见故障现象,运行情况是发动机系统存在问题的反映,也是进行故障判断的重要方式之一。 引起航空发动机运行不稳定的主要原因主要是由于发动机工作点发生偏移。发动机工作点偏移后就会使得稳定裕度下降,从而导致气动不稳定,进而引起发动机旋转失速、叶片颤振、耦合振动等问题。发动机长时间运行不稳定就会损坏发动机内部结构,因此发动机出现运行不稳定现象,一定要高度重视,并及时排除,以确保发动机安全稳定运行。
(二)气流通道故障
        气路部件热力参数是发动机性能变化的反映,气路部件正常运行非常重要。但是在实际运行中,在各方面因素影响下,气路部件很容易出现腐蚀、侵蚀、积污及封严实效等现象,从而引起发动机气流通道压气机、涡轮等部附件结构、尺寸等发生变化,进而影响发动机部附件功能,导致发动机出现故障。航空发动机系统中的任何一个零部件都有其重要作用,且关联性大,一个或多个气路部附件出现故障就会影响到部件特性参数发生变化,从而影响整体运行情况。
(三)异常振动
        振动可以说是机械设备运行中出现的最常见问题故障,是影响发动机可靠性的重要因素。常见的振动故障形式有局部共振、疲劳断裂、旋转失速和喘振等,而引起振动的原因是多方面的,常见的有转子热弯曲、碰摩、叶片磨损、齿轮和轴承损坏、轴承座松动等,振动故障不予以及时处理,就会进一步导致其他故障问题,因此需及时排查和处理。
(四)不稳定燃烧
        航空发动机系统中的热机工作主要由化学能提供,因此燃烧可靠性是航空发动机稳定运作的关键。航空发动机燃烧涉及到燃油雾化及蒸发、有限速率化学反应及高温敷设等问题,是一个物理和化学的耦合和相互作用的过程,燃烧时在工作中受到温度、高度及气流畸变等因素影响就会影响燃烧稳定性,导致故障而影响发动机整体运作情况。
(五)控制系统故障
        控制系统是发动机的核心,一般发动机中包括燃油控制系统、喷口控制系统及防喘型控制系统等系统。航空发动机内部的各系统都是为适应使用环境及条件而设置,每个系统都有其功能和作用,任何一个控制系统出现故障都会影响发动机系统正常运行,甚至导致严重故障。燃油系统控制故障是发动机系统故障常见形式。
         二、航空发动机常见故障产生原因
        航空发动机发生以上各种故障的原因是多方面的,但从根源上分析,其主要原因可以概括为腐蚀和零部件疲劳两方面。

这两方面是相互影响和作用的,发动机长时间使用后会难免出现腐蚀现象,而腐蚀达到一定程度后就会造成发动机零部件损坏,从而加剧零部件疲劳程度。而反过来,零部件疲劳运作又会加重其腐蚀情况。航空发动机发生腐蚀的原因多多方面的,例如飞行地区空气潮湿、空气污染、燃油品质等。航空发动机的使用寿命主要由零部件决定,航空飞机受到腐蚀和疲劳后,就很容易使得零部件受损,从而影响航空发动机使用寿命。因此要确保航空发动机安全稳定运行及延长使用寿命,通过加强航空发动机的日常检修维护工作非常重要,这样才能有效降低发动机发生腐蚀和疲劳的发生,从而为安全飞行提供可靠条件。
        三、航空飞机发动机常见故障处理措施
(一)运用诊断技术确定故障部位
        航空飞机发动机在运行中出现故障现象后,工作人员首先要根据故障现象运用相关诊断技术及方法对故障进行诊断确定。常用的诊断方法有气路参数分析技术、机械状态监控、无损探伤及发动机寿命监控等。其中,通过气路参数分析技术可以掌握热力参数情况,根据这些参数采用参数对比分析、趋势分析等方法,就可以判断出发动机的健康状况。机械状态监控也是重要的故障诊断方法之一,例如振动监控、滑油监控、低循环疲劳和热疲劳监控等,通过监控数据就可以分析出故障所在。而无损探伤是在不破坏机械材料结构情况下检测其内部是否存在缺陷的有效方法,在判断航空发动机内部零部件缺陷状态、位置、尺寸及严重程度等方面有重要作用。航空发动机常见故障形式多样,而诊断技术和方法也很多,因此工作人员在检修和维护过程中应正确运用各种诊断技术对发动机故障进行诊断,确定故障部位,以采取针对性措施进行处理。
(二)故障排除
        确定航空发动机故障位置后,就是进行故障原因分析,然后采取针对性措施处理和排除故障。一般情况下,如果是腐蚀导致出现的故障,主要采取补救性和预防性措施进行处理。补救性处理较为被动,所以预防性是防止腐蚀性故障的主要措施。常用的防腐蚀措施有:(1)加强发动机结构设计及加工过程控制管理,确保结构合理性及零部件质量。在设计过程中,要求工作人员能够正确计算与控制每个零部件参与的拉应力。在对热处理进行控制时,极少会因为应力腐蚀而导致压气叶片与涡轮叶片发生断裂,大多数故障均是因为没有对叶片进行热处理而造成的。所以在加工时需要对误差进行科学控制,把握装配应力,防止出现强迫装配的情况。(2)合理选择防腐蚀材料。根据使用环境及条件选择耐腐蚀性较强的材料制作零部件,提高防腐蚀性能。(3)涂抹防腐涂层。防腐涂层是一种有效的防腐蚀措施,可以根据航空发动机零部件材料合理选择防腐涂料,以有效提高零部件防腐性能。(4)在进行维修时,需要对腐蚀程度以及类型进行正确区分,同时结合实际腐蚀情况来运用相应的维修方法。如,发动机叶片发生应力腐蚀,则不可采用表面修磨清楚的方法,应当要将废弃的零件更换掉。
        而如果属于发动机疲劳性故障,一是要根据各零部件运行负荷采取针对性促使,做好润滑处理,以较小磨损;二是加强零部件可承载应力负荷相应计算工作,加强监控,防止出现超极限运行情况;三是加强检修保养管理,发现磨损较为严重的零部件要及时更换,以确保发动机运行安全可靠性。
        四、结束语
        总而言之,航空发动机是飞机的重要组成部门,提高其运行的安全可靠性至关重要。而常见故障时影响航空发动机运行可靠性的重要因素,因此在实际检修及维护保养工作中,应正确运行相应诊断技术和方法,强化航空发动机常见故障分析管理,及时排出故障隐患,确保发动机运行安全可靠性,从而为飞机安全稳定飞行提供可靠保障。
        
        参考文献:
        [1]王冠超.航空发动机常见故障以及处理措施分析[J].黑龙江科技信息,2016(16):63.
        [2]高树伟.航空发动机故障诊断方法研究 [J].科技展望 ,2017(26).
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