王凱

摘 要：該文基于對(duì)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)氣塞的故障機(jī)理及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響分析，根據(jù)SR20飛機(jī)燃油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及系統(tǒng)部件的特性，綜合考慮該型飛機(jī)燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及飛機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹該型飛機(jī)燃油系統(tǒng)主要部件工作原理，基于工作原理及運(yùn)行特性的分析，提出預(yù)防活塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃油氣塞現(xiàn)象的改進(jìn)措施及改型方案，以期能夠盡可能地避免發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中燃油氣塞現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：氣塞 故障機(jī)理 發(fā)動(dòng)機(jī)性能 改進(jìn)措施

中圖分類(lèi)號(hào)：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（c）-0046-02

Abstract：Based on air plug failure analysis and influence for fuel system in piston engine，considering the fuel system structure design and operating feature of SR20 aircraft，it provides the improvement measure and modify scheme to prevent the generating of air plug and to reduce the possibility of air plug in engine operating.

Key Words：Air plug；Failure mechanism；Engine performance；Improvement measure

SR20飛機(jī)作為洛陽(yáng)分院教學(xué)訓(xùn)練的主力機(jī)型，自運(yùn)行以來(lái)的四年多時(shí)間，其間曾多次出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、空中燃油流量波動(dòng)、功率損失等不正?，F(xiàn)象，更嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)，給飛行安全 帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。通過(guò)一直以來(lái)對(duì)該型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的特點(diǎn)的研究，認(rèn)為飛機(jī)燃油系統(tǒng)氣塞是飛機(jī)燃油流量突然波動(dòng)，并引起發(fā)動(dòng)機(jī)空地工作不穩(wěn)定，甚至是發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)的重要因素。燃油系統(tǒng)氣塞現(xiàn)象發(fā)生在燃油系統(tǒng)管路和附件內(nèi)部，具有相當(dāng)?shù)碾[蔽性，很容易被人們忽視。

基于對(duì)氣塞現(xiàn)象的機(jī)理和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的影響分析，該文提出了應(yīng)對(duì)SR20飛機(jī)燃油系統(tǒng)氣塞的措施、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案和方案的具體實(shí)施及后期工程實(shí)踐驗(yàn)證，以期降低改型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)氣塞故障的概率，改善SR20飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，提高飛行運(yùn)行安全系數(shù)。

1 SR20飛機(jī)燃油系統(tǒng)工作原理及氣塞形成機(jī)理

SR20飛機(jī)燃油系統(tǒng)燃油供應(yīng)的動(dòng)力來(lái)源于串聯(lián)在燃油系統(tǒng)中的一個(gè)電動(dòng)增壓泵（輔助泵）和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的膜盒式機(jī)械泵，電動(dòng)泵主要用于地面發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)注油和空中發(fā)動(dòng)機(jī)工作出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)短時(shí)工作，其他時(shí)間均由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械泵工作，不斷抽吸油箱中燃油，通過(guò)電動(dòng)增壓泵（此時(shí)該泵相當(dāng)于一個(gè)通路）、主油濾及各管路，并將適當(dāng)增壓后的燃油供向分配器后送入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，保證在各種飛行狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)所需燃油的供應(yīng)，所以燃油系統(tǒng)管路及各附件性能的好壞直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作。

SR20飛機(jī)電動(dòng)燃油增壓泵用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)注油，并可提供4-6PSI燃油增壓以減少燃油蒸汽的產(chǎn)生。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)燃油泵短時(shí)間工作于PRIME位；在飛機(jī)起飛、著陸、轉(zhuǎn)換油箱時(shí)，電動(dòng)燃油泵工作于BOOST位。當(dāng)電動(dòng)燃油增壓泵不工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)依靠驅(qū)動(dòng)泵從燃油箱抽取燃油工作。其工作示意圖如圖1所示。

為了保證活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)易于起動(dòng)，正常工作過(guò)程中燃油能夠快速汽化，使油氣混合均勻，充分燃燒，通常使用的是揮發(fā)性較高的汽油。汽油在低壓或高溫下不斷汽化，生成燃油蒸汽，形成燃油蒸汽泡。在發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的燃油種類(lèi)確定后，燃油的揮發(fā)性能既已確定，影響氣塞的主要外在因素是燃油泵進(jìn)口壓力和管路中燃油的溫度。

SR20飛機(jī)屬于下單機(jī)翼飛機(jī)，電動(dòng)增壓泵位居于燃油箱的上方。在電動(dòng)泵打開(kāi)的情況下，電動(dòng)泵進(jìn)口處的燃油壓力較低，燃油容易汽化，再加之電動(dòng)增壓泵內(nèi)部密封膠圈可靠性差的缺陷，更加增大了電動(dòng)泵滲氣、發(fā)生氣塞的可能性。

此外，主油濾進(jìn)油與出油口均設(shè)置在上方，當(dāng)電動(dòng)增壓泵出現(xiàn)滲氣或氣塞現(xiàn)象時(shí)，易造成燃油中游離出來(lái)的空氣和燃油汽化生成的燃油蒸汽在主油濾中聚集成油氣泡，占據(jù)部分工作空間，使機(jī)械泵吸油不暢，減少了泵的供油，泵進(jìn)口的燃油充填量下降，供油能力降低，甚至造成燃油在管路中發(fā)生堵塞，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵不能正常抽吸燃油，造成供油中斷，進(jìn)而引起發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)。

2 SR20飛機(jī)氣塞預(yù)防措施

電動(dòng)燃油增壓泵工作時(shí)，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)供油部分，提供發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)注油和發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的增壓供油；電動(dòng)燃油增壓泵不工作時(shí)，其內(nèi)部旁通活門(mén)提供發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的抽吸供油通道。。SR20 飛機(jī)電動(dòng)燃油增壓泵由電機(jī)和泵體兩個(gè)部分組成，在電機(jī)和泵體結(jié)合部有一個(gè)壓盤(pán)，壓盤(pán)通過(guò)外徑O型密封膠圈和軸封O型密封膠圈來(lái)密封。

基于上述SR20飛機(jī)燃油系統(tǒng)部件工作原理及氣塞形成機(jī)理的原理分析，可通過(guò)以下措施降低燃油系統(tǒng)氣塞形成的可能性。

（1）提高電動(dòng)增壓泵密封膠圈的可靠性：由于長(zhǎng)時(shí)間使用國(guó)產(chǎn)低鉛燃油，電動(dòng)增壓泵的軸封和密封膠圈易出現(xiàn)老化密封不良，造成增壓泵滲漏，增加了燃油系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生氣塞的可能性，若利用軸封和密封膠圈的材質(zhì)、工藝、尺寸均符合設(shè)計(jì)要求且適應(yīng)國(guó)產(chǎn)燃油的電動(dòng)燃油增壓泵軸封和密封膠圈制作，并進(jìn)行替代，則可避免周峰及密封膠圈的老化，進(jìn)而降低燃油系統(tǒng)產(chǎn)生氣塞的可能性。

（2）對(duì)SR20飛機(jī)電動(dòng)燃油泵余油管路進(jìn)行改裝：電動(dòng)燃油增壓泵因密封失效出現(xiàn)滲漏后，如果電動(dòng)泵工作則會(huì)出現(xiàn)燃油從余油口排出。軸封和密封膠圈老化密封失效后，增壓的燃油經(jīng)密封失效工作面進(jìn)入電動(dòng)燃油增壓泵余油口，再經(jīng)余油管從發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩下部的余油口排出機(jī)外。如果電動(dòng)泵不工作，則可能不會(huì)有燃油從余油口排出的現(xiàn)象，因?yàn)榇藭r(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵抽吸作用下，空氣在負(fù)壓作用下從密封失效部位進(jìn)入燃油系統(tǒng)。為此將電動(dòng)增壓泵余油管進(jìn)行必要的改裝，使得電動(dòng)增壓泵余油管與氣缸余油管分離，可便于及時(shí)觀察電動(dòng)燃油泵是否出現(xiàn)因軸封和密封膠圈失效導(dǎo)致的滲漏，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障苗頭。

3 結(jié)語(yǔ)

該文介紹了SR20飛機(jī)燃油系統(tǒng)的工作原理及該型飛機(jī)氣塞形成的工作機(jī)理，基于對(duì)燃油系統(tǒng)主要部件工作原理的描述和部件常見(jiàn)故障特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b和檢查，以期降低該型飛機(jī)燃油系統(tǒng)氣塞的可能性。

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