CFM56-5B发动机起动系统常见故障分析(31页).doc

-CFM56-5B发动机起动系统常见故障分析-第 23 页CFM56-5B发动机起动系统常见故障分析学生：余佳琦 指导教师：魏武国摘 要 航空发动机是飞机的心脏，CFM56系列发动机时CFM公司已研制成功并投入使用的新一代发动机。CFM56-5B发动机采用的是空气涡轮起动机，主要包括空气涡轮起动机以及起动关断活门。空气涡轮起动机属于无压气机的涡轮起动机，具有输出扭矩大、重量轻、结构简单、工作可靠、使用方便等各种优点。目前民用航空发动机大多采用空气涡轮起动机。本文主要讲述了A320飞机上CFM56-5B发动机的起动系统组成以及工作原理，起动系统的几种主要运行方式，起动系统的主要部件的功能以及工作原理。并对部件进行FMEA分析，将可能出现的故障模式进行分析，给出排除故障的方法。在故障发生时，通过FMEA可以迅速确定故障原因，采取措施消除故障或隐患。关键词：CFM56-5B发动机，起动系统，FMEA分析 The Common Faults Analysis of The Starting System of CFM56-5B EngineAbstractAviation engine is the heart of the aircraft ,the series of CFM56 engine as a new generation of engines which is successfully developed by CFM International and have been put into operation for several years.The starting system CFM56-5B use is air turbine system,it mainly includes air turbine starter and starter shut off valve.Air turbine starter has no compressor,with the advantages of large output torque,light weight ,simple structure,reliable operation,easy to maintenance and so on.At present,air turbine starter is used in most of civil aviation engine.This article mainly represents the composition and working principle of the starting system of CFM56-5B engine which applied in A320 aircraft,the main operation modes of the system,and the functions and working principle of the components of the system. It also make FEMA analysis to the components ,and analyses the failure it may take place ,gives the methods for the trouble shooting.When the faults occur,through the FEMA we can assign the reason for the faults,and take steps to eliminate the faults or risk. Key Words: CFM56-5B,starting system,FMEA analysis目 录前言1第1章 CFM56-5B发动机简介21.1 CFM56-5B发动机的背景21.2 CFM56-5B发动机的工作原理21.3 CFM56-5B发动机的结构3第2章 起动系统72.1 概述72.1.1 起动基本概念72.1.2 CFM56-5B发动机起动系统介绍72.1.3 空气起动机和活门系统92.2 起动过程132.2.1 自动启动132.2.2 手动起动14第3章 故障模式分析153.1 FMEA分析方法153.2 故障原因分析153.2.1 空气起动机故障模式分析163.2.2 起动关断活门故障模式分析203.3 其他原因导致的起动失效203.3.1 辅助动力装置213.3.2 工作环境21第4章 常见故障分析224.1 发动机起动时活门打不开224.1.1 故障影响224.1.2 故障原因224.1.3 故障排除方法234.1.4 排故流程图234.2 发动机起动完成后活门无法关闭254.2.1 故障影响254.2.2 故障原因254.2.3 故障排除方法264.2.4 排故流程图264.3 发动机点火前起动慢284.3.1 故障影响284.3.2 故障原因284.3.3 故障排除方法294.3.4 排故流程图29总结31参考文献33致谢34前言CFM56-5B发动机是当前应用比较广泛的发动机之一，特别是在A320系列飞机上。CFM56-5B是涡轮风扇发动机，起飞推力从21600-32000磅不等用于适应推力需求。低压压气机有1级风扇和4级低压压气机，9级高压压气机，全重2381KG，2.14M长，1.97M。作为航空发动机，最重要的便是安全性和可靠性，但无论任何发动机都会有发生故障的时候，CFM56-5B发动机也不例外。起动系统是飞机系统中比较重要的一部分，起动系统的故障将会导致发动机起动不成功，其直接后果就是是航班延误或取消。不仅仅给航空公司造成经济损失，还会对公司声誉产生不好的影响。本文第一章主要介绍了CFM56-5B发动机，包括发动机的制造背景、工作原理以及发动机的主要结构，使读者对这个发动机有一个大概的了解。然后在第二章，详细介绍了A320飞机上的起动系统。先对起动系统进行概述是读者对起动系统有了一定的了解，然后详细介绍了起动系统的工作原理，即发动机是如何起动的。随后本文又介绍了起动系统的供气以及起动系统对发动机的某些系统进行检查是的两种起动方式：干启动和湿起动。最后本章详细介绍了起动系统各个部件的功能以及工作原理，主要包括空气起动机和起动关断活门，并附上图片方便读者理解。在第二章的基础上，本文第三章对起动系统的失效模式进行分析，主要包括起动机失效以及活门失效。并对每个部件上的一些重要的零件进行失效模式分析，并对故障影响、故障原因以及故障排除方法分别进行了详细的叙述。并在最后介绍了其他系统以及外界环境对起动系统的影响，使故障分析更加全面。第四章主要介绍了起动系统的常见故障以及排故的流程。第1章 CFM56-5B发动机简介1.1 CFM56-5B发动机的背景1969年法国政府针对国际民用航空市场形势提出了研究10t推力级涡扇发动机的课题,法国SNECMA公司经过分析和调查,1971年底选择了美国GE公司作为合作伙伴,以美国F101军用涡扇发动机的核心机为基础发展满足80年代飞机低油耗低噪声、低污染要求的发动机。1971年11月两家公司决定联合研制10000daN级的大涵道比的发动机。1972年2月完成设计并开展试制，1974年9月正式组成CFM国公司，发动机定名为CFM56，试制的头两台发动机相继在两家公司试车台试车。目前CFM56-5B为CFM系列较为成熟，技术先进且被广泛使用的发动机型号， CFM56-5B 发动机主要装备于空客 A319-A320-A321 系列飞机上。包括了 7 个系列的发动机，编号从CFM56-5B1 一直到 CFM56-5B7 其中 CFM56-5B13 装备了 A321 飞机， CFM56-5B4 装备了 A320飞机，CFM56-5B57 装备了A319飞机。相应的推力分别为：30000lbs 、31000 lbs 、33000lbs、27000 lbs、22000 lbs、 23000 lbs 、27000 lbs。图1-1 CFM56-5B发动机实物图1.2 CFM56-5B发动机的工作原理如图1-2所示，由风扇进入发动机的空气被分为两部分，一部分主气流（Primary Flow）通过低压压气机进入高压压气机，然后在燃烧室内同空气混合后燃烧，高温和高压的燃气通过高、低压涡轮做功。另一部分空气（Secondary Flow）通过外涵，经过风扇叶片和外部导向叶片（Outlet Guide Vanes），排入大气，而这一部分空气提供过了近80%的推力。次气流反推主气流图1-2 CFM56-5B发动机推力分布1.3 CFM56-5B发动机的结构 如图1-3所示，CFM56-5B发动机采用的是模块化设计，17个不同的模块被组装到3个主要的模块：风扇模块、核心机模块、低压涡轮模块，另外还有附件齿轮箱模块。附件传动模块核心机模块低压涡轮模块风扇模块图1-3 发动机模块如图1-4所示，CFM56发动机是高涵道比的涡扇发动机。发动机采用双转子，分别是高压系统和低压系统，共有5个轴承。发动机的主要结构包括：轴流压气机，一级风扇，四级低压压气机，九级高压压气机，环形燃烧室，一级高压涡轮，四级低压涡轮，尾喷管。CFM56-5B发动机采用的是视情维修的方式，对各个部件进行状态监控，发动机一直保持在役状态，除非发生重大意外或发动机寿命到期。2个集油槽5个轴承2个框架高压系统低压系统附件传动图1-4 CFM56-5B发动机的结构 1.进气口：环形、无进口导流叶片，流道外壁设置消声衬板，无防冰装置。 2.风扇：单级轴流式。风扇叶片带叶中阻尼凸台，有36片。风扇盘后部与增压级鼓筒相联，风扇轴由2个轴承支承。风扇出口导流叶片为实心铝合金锻件制成，风扇流道设置有复合材料的消声衬板。 3.低压压气机：4级轴流式。4级转子为整体钛合金锻件制成，出口处沿圆周均布12个可调放气活门，可于低功率状态将部分空气放至风扇通道。最大允许低压转子转速为 5200r/min。 4.高压压气机：9 级轴流式。进口导流叶片和前3级静子叶片可调，静子机匣为对开式，69 级机匣为双层结构，外层机匣上设有5级空气引出口，内层机匣为低膨胀系数合金制成，并在5级引出空气包围中，起到了控制压气机后面级间隙的作用。转子叶片13级为钛合金制，49级为IN718制成，13级叶片固定于轮盘的轴向燕尾槽中，49级固定于环形燕尾槽中。所有转子叶片可单独更换，各级均设孔探仪检查口。 5.燃烧室：燃烧室位于高压压气机和高压涡轮之间，采用的是短环形结构。来自高压压气机的空气和20个燃油喷嘴喷出的燃油在燃烧室内混合燃烧，油气混合气通过两个点火嘴点燃。9级气体用于发动机引气和发动机控制。燃烧室整流装置和内外衬板火焰筒由 Hastelloy X 锻环机械加工成，内外壁均有分段气膜冷却。火焰筒头部有20个高压空气雾化喷嘴，燃烧室机匣材料为IN718。 6.高压涡轮：高压涡轮用于驱动高压压气机，他采用的是单级轴流式结构，由高压涡轮喷口，转子和低压1级涡轮喷口组成。高压涡轮喷口是在两片叶片之间形成21个通气口，他主要的作用就是将高温高压的燃气进行整流，进而让其有更好的方向进入到高压涡轮转子。导向器叶片和转子叶片均用压气机出口（CDP）空气冷却，高压涡轮与高压压气机组成的高压转子由前后二个轴承支承，其最大工作转速允许到15183r/min，由高压压气机第5 级和第9级引来的空气对高压涡轮进行主动间隙控制。 7.低压涡轮：低压涡轮用于驱动低压压气机和风扇组件，他是一个4级的轴流式结构，每一级有静子和转子，他的前安装边与燃烧室的组件相连，后安装边与涡轮框架相连。涡轮机匣引风扇后空气进行间隙控制，涡轮后机匣为12个支板结构，中心支承低压转子后支点，低压涡轮轴上4号中介轴承支承高压转子。8.尾喷管：固定面积收敛喷管，风扇流道内设有反推力装置。9.附件驱动组件：它位于发动机的六点钟位置，附件驱动系统由进口齿轮箱（IGB），径向驱动轴（RDS），转换齿轮箱（TGB），水平驱动轴（HDS），附件齿轮箱（AGB）组成。在发动机启动是，系统传递转速给发动机，发动机运转之后，他通过这些机构来完成对附件的驱动。IGB，由一个水平斜齿轮和垂直斜齿轮，3号球轴承和滚棒轴承，转子油气封严组件组成。有RDS的驱动，TGB将转速的方向再次转换成水平方向来传递转速给AGB，也是由各种斜齿轮机构完成驱动的。AGB由U型吊点来固定在发动机上，它的前面有润滑组件，液压泵，人工驱动组件，专用发电机，IDG的安装边。后面有HDS，燃油泵，N2传感器，起动机。 10.控制系统：采用带补充模拟电子输入的伍德沃德机械液压式燃油控制器。使用FADEC（全权限数字电子控制器）控制，常装在A320上，ECU（发动机控制组件）是其核心部件。FADEC系统对发动机进行全权的的数字式控制，它也会为飞机提供驾驶舱指示，发动机状态监控，维护报告和排故数据。他是由ECU计算机来进行发动机控制计算和监控的，它将电信号转换成液压压力来驱动HMU进行燃油控制，同时也控制其他外围部件诸如活门，传感器等等。FADEC通过ECU来和飞机进行数据交联，ECU接受一部分信号通过EIU，也会直接接受一些信号诸如油门杆信息和大气数据。EIU与飞机上的相关系统有数据交联。EIU位于飞机的后电子舱，与ECU之间通过ARINC429线进行数据连接。第2章 起动系统2.1 概述2.1.1 起动基本概念 起动系统的功用是用来使飞机发动机从静止状态过渡到稳定的慢车状态。对于燃气涡轮的时间而言，发动机的起动必须依靠外界动力源。起动系统使发动机高压转子达到足够的转速，使压气机提供足够高的压力和空气流量，一旦喷油点火，发动机涡轮产生的功率足以加速到慢车转速，这整个过程称为起动。2.1.2 CFM56-5B发动机起动系统介绍发动机的起动系统利用压缩空气来驱动涡轮高速运转。这个涡轮通过（起动机）涡轮内的减速齿论和发动机附件传动系统施加一个扭矩给发动机高压转子系统。驱动起动机所必要的空气来自于：APU（辅助动力装置），另一个已经起动的引擎或地面气源。起动机空气供应应由起动机关断活门（SOV）控制、气动操作和电动控制。起动机关断活门有一个手动超控功能，允许阀门在电动控制失效的情况下打开或关闭。当N2转速达到50时，起动机关断活门关闭，起动机离心离合器脱开。发动机起动由位于中央基座的发动机起动面板第115单位和位于头顶面板的发动机/手动起动电门控制。起始序列可能在任何时候被打断，通过超控全权限数据计算机（FADEC）将主管控制杆拉到OFF档。当主控制杆在在关闭位置是，高压燃油关断活门关闭，发动机停止工作。发动机起动通常有两种起动程序：正常起动程序（自动）和备用起动程序（手动）。正常起动程序（自动）：起动序列是完全由FADEC控制并且选择开关在IGN/START（点火/起动）位置和主控制杆在ON档时被选择。只有当FADEC失效时起动可以在地面被中断。备用起动程序（手动）：这个序列由驾驶员控制如下：旋转选择开关到IGN/START（点火/起动）位置，并且按下MAN /START起动按钮来控制起动活门。主控制杆控制高压燃油关断活门。图2-1 起动系统示意图图2-2 起动系统气路图图2-3 起动过程控制原理图2.1.3 空气起动机和活门系统起动机将来自一个引擎、APU或外部空气源的压缩空气流转换到高扭矩旋转运动。这个运动通过发动机附件传动系统传送给发动机高压转子。电动控制和气动操作直径4英寸的发动机关断活门（SOV）正常关闭。如图2-4所示，为起动机和起动关断活门在飞机上的位置。图2-4 起动机和起动关断活门位置一. 起动机起动机安装在附件齿轮箱的右后部分，主要由进气道整流腔和排气室组件组成包含一个涡轮叶轮定子和径向封闭环、高速齿轮、涡轮导向器、行星齿轮组、三个低速齿轮，一个内部支撑齿轮（环形齿轮）、棘爪和棘轮联轴器组件、驱动轴组件、一个输出轴、石墨密封圈和一个齿轮箱组件。齿轮箱组件安装了磁性放油塞组件、滑油溢出插头和加油口塞。磁性放油塞包括一个内部磁性放油塞和一个外部单向插头。外部单向活门插头防止当磁性塞被拆卸时滑油外泄。1 进气整流腔/排气组件 2定子 3 涡轮 4 径向封闭环 5 碳面封严环 6 涡轮推力轴承 7 排气滤网 8 滚珠轴承 9 高速小齿轮 10 齿轮壳体 11 齿轮载体 12 滚珠轴承 13 棘爪和棘轮离合器 14 轴心齿轮棘齿 15 密封挡圈 16 碳面封严环 17 输出轴 17A 驱动轴组件 18 滚珠轴承 19 滑油溢流柱塞 20 滚珠轴承 21 滚柱轴承（3） 22 磁性排放塞 23 环形齿轮 24 低速小齿轮 25 行星齿轮 26 滚珠轴承 27 垫片28 螺纹弹簧 29 涡轮轴承壳体 30 轴向截断器环 31 滑油加油塞图2-5 起动机示意图如图2-6所示，由引气系统来的、经进气口内静子叶片整流后的高压气体吹动涡轮叶片以提供高转速，低转矩的力驱动小齿轮，做功后的废气通过格栅排到外部。小齿轮接受到的高转速低转矩的力，通过行星齿轮、大齿轮减速后形成低转速高转矩的力至输出轴驱动发动机附件齿轮箱，带动发动机高压转子转动。当起动关断活门关闭后，发动机转速高于起动机转速，起动机内部离合器组件的棘爪在离心力的作用下克服簧片的预载，向外移动，与棘轮脱开切断对外输出力，使起动机与发动机脱开。脱开后，离合器以前的涡轮、小齿轮、行星齿轮、离合器毂等部件停止运转，而离合器输出轴、油泵组件以及输出轴随着发动机附件齿轮箱高速转动。当发动机起动完成后，如果离合器失去脱开功能，有一个易断杆将会扭断，从而使起动机与发动机脱开，起到保护发动机和起动机的作用。油泵组件的主要作用是为起动机高速旋转的离合器和相关轴承提供润滑油，起动机润滑油来自发动机滑油。图2-6 起动机工作示意图二. 起动关断活门如图2-7所示，起动机关断安装在风扇机匣上的3点钟位置，由两个主要部分组成：活门流量主体部分和气动执行机构和控制部分。活门流量主体部分由主体、蝶形板轴、轴承和密封封装在活门主体。气动执行机构和控制部分由控制电磁线圈、膜片、扭力关闭机构、轴驱动连杆和电电气位置指示开关组成。图2-7 起动关断活门起动关断活门工作原理如图2-8起动关断活门原理图所示。关闭操作：电磁活门断电，起动关断活门保持关闭。进气压力经过一个顺流前探头和一个在电磁活门中通过单向活门关闭的打开速率孔。开口腔内的压力通过电磁活门滚珠和封闭率孔与外界相通。在开口腔相反位置容腔内的压力通过通风口与外界相通。起动执行机构的内部弹簧与封闭的扭力弹簧力相结合，关闭起动机控制活门。打开操作：通过接通任一一个电磁线圈打开起动空气活门，通电电磁线圈作动电磁活门滚珠到相反位置并打开止回阀。进气压力输送到开口腔，然后被隔膜和气动执行机构的活塞感应到。开口腔的压力上升并且作动活塞，当压力足以克服内部弹簧和关闭扭力弹簧是，活塞作动蝶形门到全开启位置。图2-8 起动关断活门原理图2.2 起动过程2.2.1 自动启动正常启动发动机时，将驾驶舱中的模式选择旋钮扳到“IGN/START”，主控制手柄打到“ON”位，启动信号便以ARINC429的数据格式通过 EIU传到ECU中的启动控制逻辑部分，然后ECU向起动空气活门供电，起动空气活门上的电磁活门会使得活门中相应机构的位置发生变化，从而在空气压力的作用下打开蝶形活门，将压力空气供入到启动机。进入到空气起动机的增压空气带动起动机中的空气涡轮作功，增压空气的压力势能转换为转动动能，从而带动发动机的高压转子转动，当高压转子转速加速到16n2转速后，电嘴点火，喷入起动燃油，在燃烧室内形成稳定的起动火苗，当发动机转子被起动机加速到22转速时，主燃油开始供入，并被起动火苗点燃，形成稳定的火焰，涡轮开始输出功率。此后，发电机转子在起动机及涡轮共同带转下加速。转子的转速提高后，流入发动机的空气量加大，且空气经压气机压缩后的压力也在不断提高，因此燃烧后燃气的能量加大，使涡轮能发出更大的功率，转子继续加速，当转子转速达到n2时，涡轮发出的扭矩大大超过转子阻力矩，断开起动机并中断起动机燃油的供入，点火系统停止工作，发动机转子全靠涡轮带动加速。当涡轮发出的扭矩等于转子阻力矩时即达到慢车转速ni时，起动过程结束。 起动过程如图2-9所示。图2-9 自动起动过程2.2.2 手动起动在手动起动过程中，ECU只提供有限度发动机保护和EGT（排气温度）限制。在进行手动起动操作时，将驾驶舱中的模式选择旋钮扳到“IGN/START”，按下“MAN/START”按钮，起动关断活门打开将压力空气供入到启动机。进入到空气起动机的增压空气带动起动机中的空气涡轮作功，增压空气的压力势能转换为转动动能，从而带动发动机的高压转子转动，当N2转速大于20时，将主控制手柄打到“ON”位，两个点火器开始充能，燃油开始供入。当N2转速达到50时，起动关断活门关闭，点火系统自动关闭。手动起动过程如图2-10所示。图2-10 手动起动过程第3章 故障模式分析3.1 FMEA分析方法FMEA（故障模式影响分析）是研究产品故障对系统或整机所产生后果的影响的分析，并将每一个可能出现的故障模式进行分析，以便解释或采取必要的纠正措施。FMEA的基本分析方法分为硬件法、功能法和混合法三类。当产品可按设计、图纸及其他工程设计资料确定时，一般采用硬件法。硬件法通常是从零件开始，向上直到系统（或整机）进行分析，也可以从产品的一个层次向任一个方向展开分析。本文主要采用的是硬件法分析。当产品还未确定或系统复杂并要求从初始约定层次开始并向下分析是，一般采用功能法。对于复杂系统，具有上述两种方法特性时则采用综合法，综合法即是硬件法与功能法相结合。3.2 故障原因分析从前面几章关于发动机起动的工作分析可以看出，影响发动机正常起动的因素有ECU、APU引气系统、气源起动机以及起动机关断活门。而在飞机的实际运营当中由于ECU造成的起动系统不正常的可能性很小，因此本文着重分析起动机和起动机关断活门。起动系统的功能层次框图如下图所示。图3-1起动系统功能层次框图3.2.1 空气起动机故障模式分析 对空气起动机的各个主要零件进行故障模式分析。一. 起动机涡轮空气起动机只有一个单级涡轮，涡轮的功率在很大的程度上决定了起动机的输出功率，因此涡轮转子发生故障会对整个起动过程造成重大影响。故障模式：涡轮盘以及涡轮叶片出现疲劳损伤、破损等现象。故障影响：降低自身使用寿命。在起动机运行时当转速达到一定速度时，可能会造成涡轮盘以及涡轮叶片产生裂纹。并且叶片在运转时会产生变形、伸长，影响其气动性能，使涡轮的效率降低。严重时可能会造成涡轮叶片的断裂，打坏其他零部件，降低起动机的输出效率，使起动机的性能下降，甚至危及起动机的安全，造成发动机的起动失败。故障原因：起动机在长期使用后，或比较频繁的使用时，涡轮盘或涡轮叶片会产生疲劳。起动机引气时，外界空气也不是绝对干净的，空气中总会含有灰尘以及其他污染物。在平时的使用时，如果不及时清理叶片就会积累比较大量的灰尘和污染物，从而改变了叶片的叶型，使叶片的气动性能发生改变，影响起动机的输出功率。 故障的排除方法：对于此类一旦发生就会产生比较严重后果的故障，一般采用的方法是根据运营商以及结合发动机的使用环境重新确定检查的周期，并且要每隔一段时间就要对叶片进行清洗，使其始终保持良好的性能。一旦发现涡轮盘或者涡轮叶片出现上述情况时，则按照手册进行排故操作或更换起动机。当排故完成后要对发动机进行冷转确保起动机能够正常工作。二. 磁堵发动机作为飞机的心脏，为飞行提供源源不断的动力，随着发动机的循环使用，内部齿轮箱、轴承都会产生磨损，因磨损而产生的颗粒、碎屑会被具有润滑、冷却、清洁作用的滑油带走，经过滑油回油路中的磁性探测器。金属性质的碎屑会被磁性探测器的磁棒吸附住，它能将小到 0.1mm的绒毛状金属屑牢牢吸附住；非金属性质的碎屑会被磁性探测器的滤网吸附住。这样，因磨损而产生的颗粒、碎屑就会被阻隔在发动机压力油路系统外，从而保证飞行安全。而当起动机磁堵发生故障时，会造成滑油中的碎屑流入到起动机中，对起动机的工作造成影响，从而影响整个起动过程。故障模式：1.起动机磁堵有金属屑。2.起动机磁堵出现裂纹。 故障影响：起动机内部为配合精密的齿轮组件，金属屑一旦进入啮合面，将造成啮合面迅速磨损，加快了起动机内部组件的损耗，其连带效应就是造成大部分核心部件的磨损超标，使起动机的性能下降、效率降低，降低起动机的使用寿命。而如果金属屑的颗粒较大时，高速转动的齿轮可能会发生崩齿打坏其他组件，甚至击穿起动机壳体导致起动机报废。而磁堵出现裂纹时，起动机会产生滑油泄露，起动机内部的滑油顺着磁堵的裂纹流到起动机的外部，直至滑油漏光，当启动机中没有滑油润滑时，高速运转的启动机的轴承就会出现干转动，造成启动机部件的损坏，损坏的部件严重时会击穿启动机外壳，对发动机造成二次损坏。故障原因：1.起动机产生金属屑一般有两种情况：一是起动机使用时间较长，内部部件自然磨损产生金属屑。二是起动机经过修理后，由于厂家修理或者装配不当而产生金属屑。2.起动机的磁堵属于定检项目，其拆装的频率比较高。早期的起动机磁堵的安装是螺旋式的，有的机务维护人员在安装磁堵时，没有按照手册规定的力矩值打上力矩，或根本就是靠手感紧固，有时就造成安装力矩过大。而该磁堵是铝制的，当力矩打得过大时，该磁堵就会出现应力腐蚀。由于应力集中在磁堵上产生裂纹。故障的排除方法：1.对于第一种情况，加强对起动机的监控和管理，定期检查起动机的磁堵。根据调查发现，如果在发现起动机有少量金属屑时立即及时予以更换，其内部损伤不会很严重。核心部件不会超出相关手册标准，修理费用也不高。因此一旦发现起动机有金属屑应立即拆换，送厂修理，以减少维修费用。对于第二种情况，应该拆下存在此种问题的起动机，返厂并依据相关文献进行全面检查纠正发现的缺陷。2. 为了防止出现此类人为差错，生产厂商将磁堵改成了卡口式结构。不但避免了人为差错，还方便磁堵的拆装。三行星齿轮行星齿轮是起动机中一个比较重要的零件，它的主要作用是负责将涡轮驱动的小齿轮的高转速低扭矩的力通过行星齿轮与大齿轮的减速转化为一个低转速高扭矩的力，并通过输出轴驱动附件齿轮箱带动发动机高压转子。故障模式：轮齿疲劳点蚀、齿根裂纹、轮齿或轴断裂、铁屑超标。故障影响：影响传动精度、降低使用寿命。轮齿或轴断裂后，飞溅的零件碎片会打坏其他零件，破坏起动机结构的完整性，造成起动机失效，使发动机起动失败。故障原因：在轮齿轮齿进入啮合时，轮齿齿面接触处在法向力的作用下将产生很大的接触应力，脱离啮合后接触应力即消失。对齿廓工作面某一固定点来说，它受到的是近似于脉动变化的接触应力。如果接触应力大于其他周围点的应力，齿面上会出现不规则的细微的疲劳裂纹，随着裂纹的蔓延、扩展而导致齿面表层上的金属微粒脱落，形成麻点状的凹坑。点蚀产生后，齿面有效受力面积减少，将会加剧点蚀和磨损，使齿面失去正常齿形，并使传动效率下降，甚至导致轮齿折断。并且，在点蚀产生过程中由于接触点个方向上的受力不均匀，而使齿面间不可避免的产生相对滑动，随着点蚀的加剧，齿轮的磨损也会加剧，导致起动机内的铁屑超标。装配不当、齿轮硬度、齿面的粗糙度、润滑油等都是导致齿轮产生疲劳点蚀的重要原因。故障排除方法：1.按时检查磁堵，如果发现超量铁屑，应及时拆下起动机并送场修理。2. 修理时应及时更换齿轮轴和衬套。3. 严格装配程序，尽量避免行星齿轮轴出现偏斜而使齿面受力不均。4. 选用手册规定的滑油，定时检查起动机的滑油量以及滑油质量，保证油量充足，并且滑油颜色应透明、澄清、无杂质。四离合器离合器的主要作用是在发动机转速达到一定程度时将起动机和发动机脱开，起到保护起动机的作用。故障模式：1.离合器内外环磨损过度2.离合器脱开内外环存在油膜连接3.离合器内外环棘爪或棘齿被打坏或折断。故障影响：1.对于第一种情况，离合器内外环磨损过度，棘爪与棘轮之间的接触面积减少。离合器长期这样工作会导致棘爪和棘轮不能正常啮合，起动机不能带动发动机正常工作。并且起动机会因为无负载而超转。2. 对于第二种情况，在起动机脱开期间，棘爪和棘轮之间会有一层滑油油膜。由于滑油本身存在粘性，使得内环的能量通过滑油油膜的传递，一部分传给外环，相应的带动起动机转动。由于转速比较低，并不会造成起动机的失效。 3. 对于第三种情况，棘爪或棘齿的损坏或折断，将导致起动机失效。折断的零件碎片落到起动机的其他零件中，会对起动机造成二次损伤。故障原因：1.对于第一种情况，飞机引气压力波动、棘爪的预载波动、发动机振动都会导致棘爪和棘轮磨损过度。2. 对于第二种情况，油膜的存在属于正常情况，在一定程度上有防止摩擦的作用。3. 对于的三种情况：起动机两次起动间隔时间太短，棘爪与棘轮还未完全啮合。此时起动会使棘爪只有一部分会与棘轮啮合，打坏棘爪以及与之相关的轮齿。当未完全啮合是，突然的加载会使棘爪或棘轮轮齿折断故障排除方法：针对第一种情况，及时更换滑油以减少磨损。当故障发生时，及时更换起动机。针对第三种情况，严格控制两次起动的时间间隔，遵守相关文献规定的起动程序。修理时认真清洗油污积攒的部位。五起动机本体故障模式：起动机本体漏油故障影响：滑油量降低，导致内部组件润滑不足，磨损加剧。对于做高速运动的部件，润滑不足可能会使部件被打坏，而飞溅的碎片可能会损坏相邻的零件或者使壳体损伤、起动机报废。故障原因：根据相关资料以及维修人员经验，起动机本体漏油主要是由于涡轮根部的碳封严磨损，该碳封严磨损后，会导致起动机本体漏油，随着磨损的加剧，起动机漏油更加严重。同时涡轮轴承磨损严重也会导致发动机本体漏油。故障排除方法：认真检查滑油量，一旦发现起动机漏油，则应立即更换碳封严。3.2.2 起动关断活门故障模式分析故障模式：1.蝶形板轴卡阻；2.封严漏气。故障影响：1.蝶形板轴的卡阻，会造成活门在打开时的阻力增大，在引气压力不是很足的情况下，可能会造成活门无法打开或者活门保持在半开状态，使起动机没有足够的气源来带动发动机高压转子，使发动机起动慢。2.封严漏气会使活门在关闭以后，气流仍然可以通过活门流向起动机，带动起动机转动，严重时会造成起动机超转，损坏起动机。3.流量主体破裂会使空气流到外界，造成引气压力降低，是起动时间加长，严重时会导致起动悬挂，发动机转速无法上升到指定转速。故障原因：1.在引气时，空气中的水蒸气使板轴发生锈蚀，或空气中的灰尘落在蝶形板轴上，都会造成蝶形活门的卡阻。2.长时间使用会使封严老化，封闭性能下降，造成漏气。故障排除方法：在检查活门是应认真检查活门的作动机构是否干净或者出现锈蚀，并检查活门封严性能是否良好。根据手册所规定的标准修理或更换起动关断活门。故障模式：1.隔膜漏气；2.扭力弹簧老化；3.控制电磁线圈失磁。故障影响：1.隔膜漏气会使隔膜两端的压差减小，如果压差无法克服弹簧力，那么活门就无法打开。或者活门在打开过程中由于压差减小，在某个位置停止，无法继续打开，是起动机无法正常运转，造成发动机气动不正常。2.扭力弹簧老化，会使活门无法有效关闭。气流仍然可以通过活门流向起动机，使起动机无法停止工作。3.控制电磁线圈失磁，无法作动电磁活门滚珠移动，会使活门无法打开。故障原因：1.隔膜在长期使用中，与其他构件接触的地方出现缝隙。2.扭力弹簧在长时间使用后出现疲劳，扭转力不足无法完全恢复成原来的样子。3.电磁线圈的通电导线断路，使线圈无法通电产生磁性。故障排除方法：1.对于第一和第二种情况，定期检查起动关断活门，根据手册标准修理或更换活门。2.对于第三种情况，检查导线并修理。3.3 其他原因导致的起动失效 发动机的起动不仅仅是由起动系统单独完成的。要使整个起动过程快速、稳定，还需要有各种各样的条件。3.3.1 辅助动力装置辅助动力装置（Auxiliary Power Unit，简称APU）是装在飞机上的一套不依赖于机外任何能源、自成独立体系的小型动力装置。其功用是在地面为飞机提供电源盒气源，用于向飞机电网供电、起动主发动机以及向飞机空调系统提供压缩空气，在空中提供备用电源和气源。APU是地面压缩空气的主要来源。空气从APU负载压气机组件引入 ，气源系统从气动气源获得压缩空气并且通过管道向用户系统提供压缩空气。当APU出现引气故障如在起动发动机时引气压力低时，将会直接影响起动机的功率，起动机的功率降低会使起动机的剩余功率下降，引起发动机的起动性能下降，对后面的起动程序产生影响，严重时导致发动机无法正常起动。在起动时出现APU引气压力低，一般是APU引气活门或者是进口导向叶片（IGV）出现故障。可以先检查APU的引气压力是否满足飞行手册中规定的最低放行要求，如果不满足，可以办理保留，改用地面起源车来完成发动机的起动。在航后可以可以通过检查更换来排除故障。3.3.2 工作环境发动机在起动时还会受到其工作环境的影响。以地面大气温度为例，大气温度变化将引气空气密度的变化，使得进入发动机的空气质量流量发生变化，若供油量不变，则余气系数将发生变化，会影响发动的起动性能，改变发动机的起动时间，严重时导致起动失效。同时，大气温度变化也会引起飞机油箱内燃油密度的变化，在发动机调节规律不变的条件下，供给发动机的燃油体积流量不变而质量流量发生改变。若供油质量流量减少，则涡轮功减少，起动时间加长，严重时发动机热悬挂导致启动失败。若供油质量流量增加，则燃烧室出口温度增加，严重时发动机起动超温导致起动失败。第4章 常见故障分析4.1 发动机起动时活门打不开4.1.1 故障影响活门保持在关闭位时，气源到无法驱动起动机工作，导致发动机无法起动。活门没有完全打开时，气源压力不足，起动机的效率较低，会使发动机的起动时间变长，或者由于高压转子的转速上不去，一直保持在一定转速，导致起动悬挂。4.1.2 故障原因 X1：电磁线圈磁性不足 X2：活门卡阻 X3：活门结冰 X4：电线连接错误 X5：J9导线束11、12号插钉破损 X 6：J9导线束断路 X7：J10导线束11、12号插钉破损 X8：J10导线束断路 X9：ECU输出关闭