Cessna172飞机发动机地面慢车状态停车故障分析

关键词：Cessna172飞机；发动机停车；活塞发动机

故障简述

近年来，某航校Cessna 172机队在教学训练任务过程中多次出现飞机落地后减速滑跑过程中发动机停车，飞机停在跑道上，停车前发动机排气管冒黑烟，下部余油口有燃油流出，初步判定该故障与发动机燃油系统有关。该故障发生频次较高，且机队中新、旧飞机均有发生，具有一定的机队普遍性，对正常飞行训练造成了较大影响。

发动机燃油系统介绍

1.I0-360-L2A发动机

Cessna 172R型飞机配置一台德事隆莱康明公司10-360-L2A型发动机。该发动机为水平对置、四汽缸、直接驱动（无减速器）、燃油喷射式、空气冷却、正常吸气式四行程航空活塞式发动机，“I”表示发动机采用喷射式燃油调节装置：“0”表示汽缸为水平对置；“360”表示汽缸的总工作容积，单位为立方英寸；“L2A”表示该发动机的机匣、配重装置、磁电机等部件与其他10-360发动机有区别。发动机燃油系统包括膜盒式机械燃油泵、喷射式燃油调节器（以下简称“燃调”）、燃油分配器、燃油导管、燃油喷嘴等部件（见图1）。

2．燃油调节装置工作原理

发动机采用美国Precision/AVstar公司生产的RSA -5ADI型燃油喷射装置一直接喷射式燃油调节器（见图2）。燃调根据进气量的多少调节计量输出燃油。燃调包括文氏管、两个空气室AB及空气薄膜、两个燃油室CD及燃油薄膜和与空气薄膜和燃油薄膜相连的球形活门。

基本工作原理简述：A、B室空气室，中间由空气薄膜隔开，A室通文氏管喉部，与文氏管喉部压力相等；B室通冲压空气，与外界压力相等。C、D室为燃油室，中间由燃油薄膜隔开。C室直接通油泵来的燃油；D室通过混合比调节器调节后的燃油。两相比较，C室油压大于D室油压。

当空气流经文氏管时，在喉部的流速增加，压力下降，则A室压力小于B室压力，这个压力差使得球形活门开度增加，供油量也相应增加。节气门开度越大，压力差也就越大，球形活门开度也就随之越大，供油量也相应越大；反之，节气门开度减小，供油量也随之减小。由于节气门与油门杆相连，当前推或后收油门时，进气量发生变化，供油量也随之发生变化。

故障情况

多起发动机慢车停车均存在相似的故障现象，本文选取其中一架飞机进行详细分析，针对故障飞机停车后进行相关系统的检查：

1）燃油系统检查：对燃油系统进行冲洗检查，从燃调出口和分配器出口冲洗燃油管路检查正常，未发现异物。

2）发动机操纵系统检查：操作油门、混合比钢索操纵，检查操纵系统无卡滞，无过量间隙。

3）进气系统检查：

a）进气滤外观及密封正常；

b）进气漏斗底部有油迹，拆下进气漏斗发现有积存的燃油油液：

c）燃调进气道（风门轴、文氏管喉部、冲压孔）存在挂油。

4）点火系统检查：检查发动机磁电机、高压导线及电嘴外观正常，拆下4个气缸电嘴，检查发现各气缸电嘴明显积碳变黑，无明显积铅，符合发动机富油燃烧特征；磁电机外定时检查均正常（双磁均为260），磁电机工作检查正常。

5） SD卡数据分析：数据显示该航段共飞行5个起落，前4个飞行起落SD卡各项数据均正常，当天地面oat温度为7～8℃，空中oat温度为5-6℃，无结冰可能性。故障前最后一个起落过程SD卡数据以下异常：

a）燃油流量异常：落地前后3分钟内（发动机转速从1700RPM下降至0）燃油流量约为7～8GPH（见图3），对比其他正常数据发动机转速1700RPM时燃油流量为4～5GPH，发动机800RPM慢车状态时燃油流量应为1.5～2.5GPH;

b）排气温度、缸头温度异常：4个气缸缸头温度为270～290°F，排气温度1150～1170°F，对比前几个航段和同时段其他飞机数据均偏低：

根据数据分析，同时根据塔台现场观察，飞机在五边降落过程中排气管出现冒黑烟的现象，判断该机故障前最后一个起落处于富油运行状态。

6）根据以上检查结果初步判断燃调内部燃油流量异常，发动机存在富油运行的情况，将燃调拆下送至具有分解资质的修理厂进行分解检查：

a）文氏管存在油液、油泥等污染物；

b）空气室存在油液、油泥等污染物；

c）彻底分解检查其他部件未发现污染和缺陷，该燃调已进行重新翻修。

故障原因分析

将多起故障发动机的燃调拆下并进行分解检查，燃调进气道内壁、文氏管、空气室均存在不同程度的污染。经分析，发动机在运行过程中燃调把燃油直接喷射到各汽缸进气口进气门之前，大部分燃油与空气混合后进入气缸燃烧，多余的燃油由于重力作用沿进气管向下流入燃调进气道、进气管漏斗、余油管排出发动机，部分燃油沿进气道侧壁流动过程中可能通过文氏管喉部的静压孔进入燃调内部，同时在流动过程中可能混合空气中水分、杂质、滑油、积铅积碳等污染物形成油泥污，在文氏管喉部静压管路内部积聚，并进入燃调内部空气腔。污染物堵塞静压管路和内部空气室后，导致空气室动、静压差偏大，由于燃调根据燃油腔、空气室压力差决定球形计量活门开度，当空气室压差偏大，球形计量活门处于开度较大的位置，燃调持续输出较大流量燃油，导致发动机地面慢车状态下过富油停车。

后续处理措施及建议

结合相关故障现象和分析结果，对受污染的燃调进行彻底分解、清洁并重新翻修，对目前在运行的飞机发动机燃调进行在位冲洗，后续运行过程中暂未出现类似故障，同时针对该起故障，提出相关操作建议：

1．操作人员应注意控制注油时间和注油量。当地面注油过多时，按POH相关程序进行操作，同时在日常使用过程中适当调节贫富油。

2．地面维修人员打开电动泵进行燃油渗漏测试前，应将混合比杆置于OFF位，油门杆置于慢车关断位。如需对燃调进气道进行清洁时，应注意清洁方式，防止油液从文氏管喉部进入燃调内部。