■ 邢東旭 薛俊 高科利/中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)，通過(guò)輔助動(dòng)力裝置（APU）向發(fā)動(dòng)機(jī)提供起動(dòng)功率。地面起動(dòng)APU 時(shí)起動(dòng)失敗，在故障清單中發(fā)現(xiàn)APU 起動(dòng)故障信息，此前沒(méi)有進(jìn)行過(guò)涉及APU 的工作。

回顧之前的案例，APU 起動(dòng)失敗的原因多是提供高壓冷氣的地面裝置的供氣壓力及流量無(wú)法滿足APU 的起動(dòng)條件。經(jīng)檢查，確認(rèn)地面冷氣裝置的供氣壓力、流量滿足起動(dòng)要求。再次使用高壓冷氣起動(dòng)APU 仍失敗，在地面綜合操縱板的故障清單中發(fā)現(xiàn)“APU 加速失敗”和“APU 點(diǎn)火失敗”的故障信息。

2 APU 工作原理

2.1 APU 組成及工作原理

APU 的核心部件是一臺(tái)小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)齒輪箱輸出輔助能源，由數(shù)字控制器控制起動(dòng)、穩(wěn)態(tài)、加載、卸載及停車(chē)，主要由組合動(dòng)力裝置、齒輪箱組件、渦輪動(dòng)力組件、燃滑油組件、進(jìn)排氣裝置、控制器等組成。

APU 使用地面冷氣裝置提供的高壓冷氣起動(dòng)，渦輪動(dòng)力裝置負(fù)責(zé)在APU起動(dòng)時(shí)提供初始的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，在APU初始起動(dòng)加速過(guò)程中，渦輪動(dòng)力裝置上的冷氣關(guān)斷閥打開(kāi)，地面高壓冷氣進(jìn)入渦輪動(dòng)力裝置內(nèi)，吹動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)做功，帶動(dòng)APU 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)APU 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到2%的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，點(diǎn)火器供電并將起動(dòng)燃油閥打開(kāi)，APU 點(diǎn)火；達(dá)到5%的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，主燃油閥打開(kāi)；達(dá)到55%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，冷氣關(guān)斷閥關(guān)閉，渦輪動(dòng)力裝置停止工作，APU 繼續(xù)自動(dòng)加速；達(dá)到70%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)燃油閥關(guān)閉；達(dá)到93%額定轉(zhuǎn)速后，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。整個(gè)起動(dòng)過(guò)程在20s 內(nèi)完成，達(dá)到100%額定轉(zhuǎn)速后APU 正常工作。

APU 工作過(guò)程中燃油組件為其提供計(jì)量燃油，滑油組件為APU 及輔助發(fā)電機(jī)提供滑油，APU 運(yùn)行過(guò)程中的控制、監(jiān)視和保護(hù)由數(shù)字控制器實(shí)施。

2.2 APU 停車(chē)模式

1）正常停車(chē)：當(dāng)數(shù)字控制器收到來(lái)自飛機(jī)座艙控制面板的APU 停車(chē)指令后，按設(shè)定停車(chē)程序進(jìn)行停車(chē)。數(shù)字控制器關(guān)閉主燃油閥、主燃油伺服閥，打開(kāi)起動(dòng)燃油排泄閥30s。APU 完全停車(chē)5min 后，數(shù)字控制器關(guān)閉進(jìn)排氣門(mén)。

2）保護(hù)停車(chē)：在地面工作時(shí)，如果APU 出現(xiàn)控制系統(tǒng)失靈、進(jìn)排氣門(mén)故障、超轉(zhuǎn)、超溫、滑油壓力過(guò)低、滑油溫度過(guò)高、排氣溫度熱電偶無(wú)信號(hào)和起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等故障，則根據(jù)自動(dòng)保護(hù)程序進(jìn)行停車(chē)。

3）緊急停車(chē)：當(dāng)遇到火警等緊急停車(chē)命令時(shí)，飛機(jī)燃油控制系統(tǒng)緊急關(guān)斷飛機(jī)上的燃油關(guān)斷閥和燃油泵，同時(shí)向數(shù)字控制器發(fā)出緊急停車(chē)命令，數(shù)字控制器進(jìn)入緊急停車(chē)程序，關(guān)閉所有負(fù)載閥，實(shí)現(xiàn)無(wú)冷卻停車(chē)。

3 故障原因分析及排除方法

3.1 故障原因分析

分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，第一次起動(dòng)時(shí)APU的轉(zhuǎn)速未達(dá)到70%額定轉(zhuǎn)速就開(kāi)始下降，第二次起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速未達(dá)到93%額定轉(zhuǎn)速就開(kāi)始下降，APU 兩次都沒(méi)有完成起動(dòng)過(guò)程就出現(xiàn)了保護(hù)停車(chē)。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)APU 轉(zhuǎn)速達(dá)到2%的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，點(diǎn)火器供電并打開(kāi)起動(dòng)燃油閥，APU 點(diǎn)火，但是此時(shí)數(shù)據(jù)顯示APU 燃油壓力低。當(dāng)APU 轉(zhuǎn)速達(dá)到5%的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，主燃油閥打開(kāi)，APU 燃油壓力仍然過(guò)低。分析時(shí)首先考慮APU 吸油管路吸油異常。拆除APU燃油調(diào)節(jié)器上的吸油管路，未發(fā)現(xiàn)燃油。

造成APU 吸油管路內(nèi)沒(méi)有燃油的原因可能有兩個(gè)。一個(gè)是APU 電動(dòng)供油閥故障，經(jīng)檢查電動(dòng)供油閥工作正常；另一個(gè)是燃油供油管路故障，檢查發(fā)現(xiàn)APU 燃油調(diào)節(jié)器的位置高于發(fā)動(dòng)機(jī)供油總管，而APU 吸油管路與發(fā)動(dòng)機(jī)供油總管的連接點(diǎn)位于供油總管正上方。

飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停放或進(jìn)行燃油系統(tǒng)維護(hù)工作后，容易在燃油總管中形成氣穴，空氣聚集在燃油總管正上方，APU 起動(dòng)時(shí)空氣進(jìn)入吸油管路，然后由吸油管路進(jìn)入燃燒室，導(dǎo)致APU 無(wú)法正常點(diǎn)火，故障清單中出現(xiàn)“APU 加速失敗”和“APU 點(diǎn)火故障”信息，APU 出現(xiàn)保護(hù)停車(chē)。

3.2 故障排除

回顧之前的維護(hù)工作，飛機(jī)曾經(jīng)抽空機(jī)內(nèi)油箱燃油進(jìn)行燃油系統(tǒng)的維護(hù)工作。雖然在燃油系統(tǒng)維護(hù)工作后及時(shí)為油箱補(bǔ)充了燃油，但是發(fā)動(dòng)機(jī)供油總管內(nèi)仍然出現(xiàn)了氣穴，致使APU 起動(dòng) 失敗。

排除故障的方法是：重置座艙內(nèi)APU 電門(mén)，使系統(tǒng)重新自檢，故障清單上不現(xiàn)出現(xiàn)故障后，多次進(jìn)行APU 假起動(dòng)，以排出吸油管路內(nèi)的空氣，再進(jìn)行APU 冷運(yùn)轉(zhuǎn)，吹除排氣口可能存在的燃油，最后起動(dòng)成功。

4 結(jié)論

本次APU 起動(dòng)失敗的原因是在進(jìn)行燃油系統(tǒng)維護(hù)工作時(shí)抽空了機(jī)內(nèi)油箱的燃油，造成APU吸油管路內(nèi)形成氣穴，致使APU 起動(dòng)失敗。通過(guò)APU 假起動(dòng)和冷運(yùn)轉(zhuǎn)，排出吸油管路混入的空氣后起動(dòng)成功，故障排除。

這是該型飛機(jī)首次出現(xiàn)此類(lèi)故障，故障的主要原因是APU 吸油管路與發(fā)動(dòng)機(jī)供油總管的連接點(diǎn)設(shè)計(jì)在供油總管正上方，飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停放或抽空機(jī)內(nèi)油箱燃油后容易在燃油總管正上方形成氣穴，導(dǎo)致APU 起動(dòng)失敗。因此，建議改換連接點(diǎn)位置，從設(shè)計(jì)層面避免此類(lèi)故障的產(chǎn)生。

日常維護(hù)工作中需要起動(dòng)APU時(shí)，應(yīng)關(guān)注飛機(jī)是否為長(zhǎng)時(shí)間停放，或都是否進(jìn)行過(guò)燃油系統(tǒng)維護(hù)工作，以避免此類(lèi)故障再次出現(xiàn)。