馬全福 楊浩 張翔宇 劉逸粟/成都航利（集團(tuán)）實(shí)業(yè)有限公司

0 引言

某型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片控制系統(tǒng)為電子液壓機(jī)械式，其電子部分為綜合調(diào)節(jié)器，液壓機(jī)械部分安裝在燃油泵控制器中，測(cè)量裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上。綜合調(diào)節(jié)器根 據(jù)n1換（低壓壓氣機(jī)換算轉(zhuǎn)速）調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)流葉片角度α1，以提高低壓壓氣機(jī)的喘振裕度，防止喘振，以及提高低壓壓氣機(jī)非設(shè)計(jì)狀態(tài)的效率。

當(dāng)α1角度偏移量超出綜合調(diào)節(jié)器的調(diào)整范圍時(shí)，綜合調(diào)節(jié)器發(fā)送“α1角度不調(diào)節(jié)故障”信號(hào)到機(jī)載監(jiān)控系統(tǒng)，并記錄在飛參系統(tǒng)中。

1 原理分析

低壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片角度α1的調(diào)節(jié)包括主調(diào)節(jié)系統(tǒng)和備份調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩套控制系統(tǒng)。主調(diào)節(jié)系統(tǒng)由綜合調(diào)節(jié)器的α1通道、數(shù)字式比例電液伺服閥（ИМ8）、n2換（高壓壓氣機(jī)換算轉(zhuǎn)速）指令裝置、指令杠桿、超前機(jī)構(gòu)、反饋機(jī)構(gòu)、角位移傳感器、葉片操縱作動(dòng)筒等組成，如圖1 所示，調(diào)節(jié)規(guī)律為 α1=F（f1ПР）。備份調(diào)節(jié)系統(tǒng)是液壓機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)綜合調(diào)節(jié)器α1通道故障時(shí)隨f2ПР改變，調(diào)節(jié)規(guī)律為α1=F（f2ПР）。其工作原理如下。

從綜合調(diào)節(jié)器α1通道來(lái)的分別與n1（低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速）和 T01（發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口溫度）成正比的電信號(hào)送到f1ПР生成器，再將與f1ПР成正比的電壓信號(hào)送到程序生成器。角位移傳感器將感受的反饋信號(hào)經(jīng)α1角度測(cè)量器轉(zhuǎn)換成輸出電壓信號(hào)，也送至程序生成器。當(dāng)α1角度和f1ПР與給定程序的調(diào)節(jié)值不一致時(shí)，程序生成器產(chǎn)生失調(diào)信號(hào)△PHA，由脈沖調(diào)制器將失調(diào)信號(hào)△PHA 轉(zhuǎn)換成脈沖占空系數(shù)S8，經(jīng)功率放大器放大后，輸送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁活門(mén)ИМ8，由電磁活門(mén)ИМ8 實(shí)施對(duì)α1的調(diào)節(jié)，待α1調(diào)節(jié)到與f1ПР相符的角度后失調(diào)信號(hào)消失，占空比系數(shù)恢復(fù)到S8=50%。

液壓機(jī)械控制部分根據(jù)測(cè)得的到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口截面的高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速f2ПР，形成葉片角度控制指令α1o 信號(hào)，與測(cè)得的實(shí)際葉片角度α1相比較，利用杠桿機(jī)構(gòu)控制分油活門(mén)的位置，控制進(jìn)口導(dǎo)流葉片的角度α1。

2 故障分析

由發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片控制系統(tǒng)和綜合調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)、原理可以看出，產(chǎn)生α1不調(diào)節(jié)故障的原因很多，其中由綜合調(diào)節(jié)器報(bào)故障的原理如圖2所示。

從圖2 可以看出，綜合調(diào)節(jié)器報(bào)α1不調(diào)節(jié)故障的原因主要有以下幾種情況。

圖1 低壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片控制系統(tǒng)方塊圖

1）n1換算轉(zhuǎn)速過(guò)大或過(guò)小

綜合調(diào)節(jié)器的n1換算轉(zhuǎn)速生成器根據(jù)n1轉(zhuǎn)速傳感器及T1進(jìn)氣口溫度傳感器輸入的電壓信號(hào)計(jì)算出n1換算轉(zhuǎn)速，當(dāng)n2＞57%，n1換算轉(zhuǎn)速不在10%～114%范圍內(nèi)時(shí)，輸出低壓導(dǎo)流葉片故障信號(hào)至或門(mén)電路。

2）α1角度過(guò)大或過(guò)小

綜合調(diào)節(jié)器根據(jù)α1角度傳感器反饋的電壓，由測(cè)量電路生成α1角度。當(dāng)α1角度不在1°30′～39°范圍內(nèi)（誤差±1°）時(shí)，或者α1角度＜±1°時(shí)，輸出低壓導(dǎo)流葉片故障信號(hào)至或門(mén)電路。

3）二次電源故障

綜合調(diào)節(jié)器通過(guò)飛機(jī)+27V 供電工作，內(nèi)部電源產(chǎn)生穩(wěn)定的±12V 二次電源。當(dāng)二次電源故障時(shí)，將導(dǎo)致綜合調(diào)節(jié)器內(nèi)部工作異常，產(chǎn)生α1不調(diào)節(jié)故障。

4）T1進(jìn)氣口溫度過(guò)大或過(guò)小

綜合調(diào)節(jié)器通過(guò)T1溫度傳感器由測(cè)量電路輸出T1溫度電壓，當(dāng)T1溫度過(guò)大或過(guò)小時(shí)產(chǎn)生T1故障，從而產(chǎn)生α1不調(diào)節(jié)故障。

5）寬脈沖調(diào)制器故障

n1換算轉(zhuǎn)速與α1角度生成失調(diào)電壓ΔPHA，根據(jù)失調(diào)電壓的大小，寬脈沖調(diào)制電路輸出控制ИМ8 電磁活門(mén)工作的驅(qū)動(dòng)脈沖電流，并利用電磁活門(mén)的工作脈沖電流生成S8占空比信號(hào)電壓并發(fā)送至飛參。

失調(diào)電壓ΔPHA 與S8占空比是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)失調(diào)電壓ΔPHA與S8的對(duì)應(yīng)關(guān)系出現(xiàn)較大差異時(shí)，將發(fā)出α1不調(diào)節(jié)故障信號(hào)。

3 由供電信號(hào)故障導(dǎo)致的α1 不調(diào)節(jié)故障

除了通過(guò)原理分析得到的故障原因外，還有一個(gè)容易被忽略的故障原因——角位移傳感器供電信號(hào)故障導(dǎo)致α1不調(diào)節(jié)。

角位移傳感器為感應(yīng)式位移傳感器，其感受轉(zhuǎn)角的原理是按差動(dòng)變壓器原理工作的，如圖3 所示。初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器的激勵(lì)（相當(dāng)于變壓器的原邊），次級(jí)線圈由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個(gè)線圈串接而形成變壓器的副邊。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，角位移傳感器的激勵(lì)電壓，即初級(jí)線圈的輸入電壓為400Hz 的正弦交流電壓，由綜合調(diào)節(jié)器供給，如圖4 所示。激勵(lì)信號(hào)的頻率或幅值發(fā)生變化，將直接影響α1角度的測(cè)量結(jié)果，從而造成α1不調(diào)節(jié)故障。

由于α1、α2傳感器為同一個(gè)激勵(lì)信號(hào)，而兩個(gè)傳感器同時(shí)發(fā)生故障的幾率很小，因此當(dāng)α1、α2傳感器同時(shí)無(wú)法調(diào)節(jié)時(shí)，很可能就是角位移傳感器供電信號(hào)故障。

4 故障檢查及排除

根據(jù)以上分析，當(dāng)綜合調(diào)節(jié)器發(fā)出“α1角度不調(diào)節(jié)故障”信號(hào)時(shí)，需要分別針對(duì)S8及α1進(jìn)行相關(guān)測(cè)試和檢查。

1）列出“S8占空比異常”故障樹(shù)，如圖5 所示。

2）列出“α1角度異常”故障樹(shù)，如圖6 所示。

圖2 綜合調(diào)節(jié)器報(bào)故障的原理

圖3 角位移傳感器原理圖及等效電路圖

圖4 綜合調(diào)節(jié)器向角位移傳感器的供電原理

圖5 S8異常故障樹(shù)

圖6 α1異常故障樹(shù)

3）針對(duì)以上兩種故障對(duì)綜合調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)及溫度試驗(yàn)

a. 常溫條件下，給定N2=92%、T4=600 ℃、α1=35°、N1=80%，通電檢測(cè)PHA 通道參數(shù)，并使用熱吹風(fēng)加熱相關(guān)電路元器件，觀察占空比、故障信號(hào)等參數(shù)。

b. 低溫-60℃條件下，給定相關(guān)參數(shù)，通電檢測(cè)PHA 通道參數(shù)。

c. 高溫65℃條件下，給定相關(guān)參數(shù)，通電檢測(cè)PHA 通道參數(shù)。

d. 進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，給定相關(guān)參數(shù)，通電檢測(cè)PHA 通道參數(shù)。

e. 在相關(guān)溫度、振動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)示波器檢測(cè)觀察+27V_БДК 離散指令電壓以及二次電源±12V 供給是否正常，有無(wú)明顯的電壓脈動(dòng)。常溫條件下，通過(guò)熱成像儀觀察電源組件中元器件是否有不正常的發(fā)熱現(xiàn)象。

f. 綜合調(diào)節(jié)器電路板件檢查。對(duì)綜合調(diào)節(jié)器各組件進(jìn)行徹底的分解檢查，檢查印制線、焊盤(pán)、元器件、插頭有無(wú)異常，重點(diǎn)檢查控制ИМ8 信號(hào)電路及脈沖調(diào)制電路有無(wú)異常。

5 結(jié)論

α1角度不調(diào)節(jié)故障在地面和空中經(jīng)常發(fā)生，給飛行安全帶來(lái)極大威脅。作為發(fā)動(dòng)機(jī)的大腦，綜合調(diào)節(jié)器故障是引起α1角度不調(diào)節(jié)故障的重要原因之一。通過(guò)原理分析，針對(duì)性地對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行檢查和排除，可極大提高排故效率，保障飛行安全。