1、74第二十四届（2008）全国直升机年会论文3-117 发动机放气活门故障浅析季建朝 林晓虎 朱迪（陆军航空兵学院）摘 要：本文简述了 3-117 发动机放气活门开闭时机异常的故障现象，分析了故障产 生的原因，提出了防止 3-117 发动机放气活门在日常工作中及特殊条件下发生故障的方法以及维护建议。1 引言3-117 发动机放气活门是 -171 直升机防止压气机喘振的重要部件，其工作原理是：当发动机转速小于 84%-87%时，从压气机的中后部位将一部分压缩空气放入大气中。稳定发动机工作状态的同时，也提高了发动机工作效率。它的工作正常与否直接影响发动机状态和直升机性能，因此，飞行中应重点关注放气
2、活门的工作状态，特别是在复杂环境下，正确分析放气活门故障的产生原因，是预防和排除此类故障的重要依据。2 故障现象2007 年 7 月，某陆航团两架 -171 直升机在执行海上飞行训练任务后，返场飞行中一台发动机出现了转速摆动现象，并且伴有转速差及燃气温度摆动，严重时旋翼转速出现较大幅度摆动，甚至直升机在飞行中左右晃动。其中，发动机转速摆动范围在 80%-89%之间。3 故障排除起初，机组人员误认为此台发动机飞行中发生喘振，但稳定直升机飞行状态后，在较低工作状态下故障现象依然存在。经进一步分析：发动机转速出现摆动，其摆动范围总在 80%-89%之间，而放气活门开闭时发动机转速范围（84%-87%
3、）恰在此范围之中，加之存在摆动，因此，初步判定为放气活门故障。再次地面试车，当发动机转速工作在 80%-89%之间时，果然放气活门开闭不正常，超出其正常工作时 84%-87%的规定范围，甚至反复开、闭。拆下放气活门，打开后发现其内部弹簧存在轻微腐蚀，在衬套内移动不灵活。更换新的放气活门后，故障现象消失。4 放气活门工作原理及与发动机工作状态的相互影响754.1 工作原理放气活门构造如图 1 所示。在发动机工作时，压力燃油经进油接头进入 A 腔，推动活塞左移，活塞带动活门打开放气口放气；当 A 腔燃油通过回路 D 泄掉时，活塞在弹簧力的作用下向右移动，活门关闭，停止放气。放气活门开闭取决于作用在
4、活塞上的燃油压力与弹簧力是否平衡。为了冷却橡胶涨圈，当活门打开时，压力燃油从 A 腔流出经喷油孔 B 进入衬套流向涨圈，使涨圈冷却；同时经过 C 油路进入活塞左侧腔，左侧腔和 D 油路连通，燃油经 D 接头流回低压系统。1.活门 2.壳体 3.涨圈 4.弹簧 5.衬套 6.活塞 7.盖图 1 放气活门构造4.2 放气活门开闭与发动机工作状态的相互影响由于放气活门开闭时机的发动机转速高于发动机慢车转速，并且始终处于有效工作状态，所以在工作中会产生如下相互影响：4.2.1 发动机工作状态决定放气活门的开闭在飞行过程中，如果旋翼需用功率减小，发动机工作转速就会降低。当直升机以较大速度下滑时，旋翼需用
5、功率减小较多，发动机转速随之迅速降低，如果低于放气活门打开时发动机转速，此时放气活门就会打开工作，使得发动机转速可能降至 84%-87%以下，出现发动机转速降低现象。4.2.2 放气活门的开闭在短时间内会使发动机工作不稳定由于放气活门在发动机转速较大的工作状态下开闭，它对发动机功率影响比较明76显；此外，放气活门受高压燃油控制，工作时间很短，所以放气活门开闭的瞬间会造成发动机功率产生较大变化。放气活门由开到闭，发动机功率增加，转速增加；放气活门由闭到开发动机功率减小，转速减小，这样发动机随放气活门的开闭就会出现一个人为的不稳定状态，如图 2 所示：图 2 轴功率（ ）与发动机转速（ ）之间关系
6、eNTKn5 故障原因分析由以上分析并结合海训的特殊情况，判断本机放气活门故障由外界环境引起。在海上和近海地域，空气中水分的含盐量较高，再加上 6、7 月份为雨季，潮湿闷热天气较多，空气湿度大，所以直升机部附件较容易受到腐蚀。特别是在海面上飞行训练时，如海上搜索营救等科目：直升机悬停高度只有三十米，发动机吸入大量海水蒸汽，从而对发动机内部特别是进气道及压气机造成不同程度的腐蚀。当放气活门中的弹簧被腐蚀后，弹力发生变化使得活门开闭时机发生变化，就出现了在发动机以较低状态工作时放气活门开闭不正常，时开时闭，严重时，甚至造成放气活门开闭不灵活，出现卡滞等现象，对发动机转速，燃气温度等都会产生较大影响
7、。此外，如果弹簧未被腐蚀，而是橡胶圈、衬套被腐蚀，也会导致弹簧与衬套之间摩擦力增大，活塞杆在衬套内移动不灵活，使放气活门出现上述故障。除本案例中所提到的环境因素外，在日常飞行中放气活门出现故障还可能有以下几种情况：（1）放气活门自身故障燃油在冷却涨圈的过程中，要经过衬套内部的凹槽（图 1 所示） ，此时燃油会将自身热量传递给衬套，尽管燃油温度不高，但是如果衬套长时间承受油液散出的热量，就可能逐渐老化。一旦衬套老化，活塞在衬套内移动就会不灵活，甚至卡滞，从而造成放气活门故障。（2）放气活门操纵机构故障操纵放气活门的机构为带终端开关的液压作动筒，燃油系统压力油根据发动机转速，外界温度等因素控制放气
8、活门的开闭。如果操纵机构中的机件发生故障，同样会导致放气活门开闭时机发生变化，超出其正常工作范围，这种故障只要根据维护手册77对调整螺钉进行调节即可。放气活门操纵机构发生故障，也就是机件本身发生故障的概率极低。（3）大气温度变化引起放气活门工作不稳定大气温度的变化会引起放气活门开闭时机的变化，随大气温度升高，开闭时机相应滞后，随大气温度降低，开闭时机也相应提前。又由于放气活门的开闭影响发动机的功率，因此，放气活门开闭时机的变化，就会带来发动机不稳定工作裕度的变化。如果在飞行中发动机刚好工作在放气活门开闭时机变化后的范围内，就会造成放气活门的时开时闭，从而影响发动机功率的稳定性。（4）飞行中振动
9、引起放气活门故障直升机在飞行过程中，如果振动过大，有可能会造成放气活门在开闭过程中活塞受力不均匀，使得其在衬套内运动不顺畅，从而影响影响发动机功率和发动机转速。6 预防措施放气活门发生故障，会对发动机功率造成一定影响，使发动机工作性能下降，直升机飞行品质变差。因此，在工作中要加强对放气活门的维护，尽量避免故障发生：（1）在恶劣环境中飞行训练时，如海上和沙尘较大的地域等，应严格按照维护规程规定加强对发动机进气道及压气机的清洗，以免发动机内部受到腐蚀，加快其老化速度。（2）尽量避开放气活门工作转速范围飞行。当放气活门对发动机功率影响较大时，应按维护手册规定，在允许的范围之内尽量将放气活门开闭转速调
10、低。（3）飞行中严格按规定操作，直升机下降速度不应过大。如果直升机做某些机动动作时发动机进入放气活门开闭转速范围之内，要尽快改变发动机工作状态，脱离放气活门开闭转速范围。参 考 文 献1 马德裕涡轮轴发动机构造学陆军航空兵学院2003.82米直升机发动机构造2005.3Analysis for Bleed Valve Defect of T3-117 EngineJI Jian-chao LIN Xiao-hu ZHU Di(Army Aviation Institute Beijing 101123)Abstract: By briefly introducing the defect phenomena of the bleed valve open or shut doesnt on time, the text analyzed the causes of the defect, provided means and maintenance suggestions to prevent the bleed valve from defecting.
