涡轴发动机 T45构造系数研究及双发温差大故障分析

胡佳锐 1 马庆岩 2 范崇洋 3

(1 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，哈尔滨市 150066)

(2 中国人民解放军31434部队)

(3 空军航空大学航空作战勤务学院)

摘要：为配合AC352外厂试飞保障工作，针对试飞过程中出现的T45温差大故障情况，对T45构造系数原理进行了分析，并找出了双发温差大的原因，本文针对排故工作进行了总结。用以指导试飞过程中相似故障排查方向。

关键词： T45 温差大 构造系数

0 引言

2019年12月9日，配装一型涡轴发动机的直升机在更换新品发动机（256#257#）进行检飞时，发现飞行数据异常，构造后的双发燃气发生器涡轮出口燃气温度（T45H）差异较大，温差近50℃，双发燃油流量相差5%，其中256#号机T45温度较高，但低于发动机限制值，EECU未报故。根据发动机控制规律，由于双发构造后的T45温度相差近50℃，在OEI模式下或发生故障时，EECU超温保护功能会失效，影响飞行安全。通过分析，最终排查得到双发T45温度差异较大的原因有两点，一是T45温度修正是为了保证大功率状态下监测的T45温度更接近真实值，而在较低功率状态下，修正后的T45温度存在差异是正常现象；二是飞行过程中由于单发引气，导致双发输出功率状态不同所致。

1 T45温度在控制系统中的使用

涡轴发动机控制系统采用N2（动力涡轮转速）恒转速控制。根据参考截面划分定义，T45温度即为燃气发生器涡轮出口燃气温度。

1.1 T45温度在发动机上的测量

涡轴发动机上安装了T45热电偶，用于测量T45温度。该热电偶属于发动机控制系统件，是一根包括双路热电偶共6个测点的铠装高温电缆。其结构如图3所示，传感器安装在高压涡轮机匣上，探针深入到第一级动力涡轮导向器进口处，沿圆周均布6个测点，在发动机工作过程中，热电偶提供两组排气温度信号，该信号由EECU处理，是EECU中A通道和B通道测量的6个T45温度的平均值。

1.2数据构造的原理

根据发动机在飞行中的数据积累，发现发动机在高温高速气流的工作状态下实测的6点T45M将会失真，因此对T45M按照经验公式进行了修正，而修正后的T45温度将更接近真实的T45温度（主要是针对大功率状态）。

1.2.1 T45M和T45H

T45M为发动机工作过程中实际测量的燃气发生器涡轮出口（中间管路）燃气温度，在车台试验时，该温度值通过车台电缆分别进入EECU（用于发动机监测）和车台数采系统（用于确定温度构造系数）。

T45H为T45M经过构造后的温度，即通过数采系统得到燃气涡轮出口温度T45M，根据公式计算出构造系数a、b，发动机安装到直升机上时，将每台发动机的构造系数下载到EECU中，经控制器修正后得到的参数即为T45H。飞行过程中，发动机存在不同的功率状态，每一功率状态由N1（为P₀和T₁的函数）和T45H来确定。

发动机T45H作为重要的限制值会在座舱进行显示，根据飞行条件，在T45H超温时，控制系统会对其进行限制以避免影响直升机的飞行安全。一般情况下，如发动机状态稳定，但一台发动机参数T45H变化不协调，也会会加剧双发的不匹配、发动机参数偏差或波动。

1.2.2构造系数的确定

燃气涡轮出口燃气温度T45M的构造定义如公式1所示：

T45H(K)=a*T45M(K)+b（K） （1）

公式中：

a：斜率修正系数；

b：偏移修正系数。

在发动机设计时，上述功率状态分别对应了T45REF温度点（设计参考T45温度）。理论上，相同功率条件小，T45M应与T45REF保持一致，但由于发动机的个体差异，零件制造加工的偏离等影响，同一功率点下，实测的T45M在将会与T45REF值产生偏差。因此需要构造T45M，使之更接近设计参考T45温度（T45REF）。

修正系数a（斜率）和b（偏移量或节距）定义如下（按下式确定）：

a=（T45REF 1- T45REF2）/(T45M1 – T45M2)；

b= ((T45REF 2 * T45M1) – (T45REF1*T45M2))/（T45M1 – T45M2）。

由于拟合所有功率状态下的T45M来得到函数关系式T45REF=f（T45）非常复装，而T45H主要在大功率状态飞行过程中用于发动机的超温限制，因此上述拟合得出的构造系数a和b仅对95%功率以上的大功率修正后得到更为真实的T45温度，而在低功率点存在较大偏差是可以接受的。

2故障排查

为排查引气双发T45温差大的原因，以其作为顶事件，基于上述数据分析，建立了故障树，共有5个底事件。

2.1写入EECU的T45构造系数的正确性。

将维护电脑接入EECU，检查双发构造系数写入无误，同时计算了两位精度与四位精度数据对T45H的影响，认为其偏差可导致的发动机台架试验与飞行数据的温度差异有限，不是本次双发温差大的主要影响因素。

2.2燃油流量计异常

如双发中，一发燃油流量计异常，导致其实际使用燃油流量增大，也会导致其排气温度增高。对双发的燃油流量计进行交叉互检，可以确定是否一发的存在异常情况。

2.3发动机转子件刮磨或出现断裂引起发动机性能衰减导致。

如一发的转子件出现裂纹或转静子刮磨，将导致该发动机性能一定程度的衰减，导致双发排气温度差异变大。通过对双发转子件的孔探仪检查排除上述原因。

2.4 T45传感器异常导致温差大

T45温度通过两只T45热电偶进行监测，共6个测量，如热电偶本身存在异常，将影响实测的T45M温度，导致双发排气温度差异大。由于外厂无法直接确认传感器是否由损坏，因此决定更换256#发动机T45传感器，进行地面开车验证。

2.5发动机存在漏气的可能

如发动机存在漏气的可能，将存在实际发动机功率损失，导致双发温差大，因此需要检查P3引气的密封情况（密封件及引气管的连接情况）及引气开关电磁阀是否异常。

3结论

通过双发温差大的数据分析及排查过程，形成结论如下：

（1）构造T45温度是为了保证发动机在高状态下被构造参数具有较高的准确度，进而提高对发动机的温度保护能力，但同时亦导致了发动机低状态下T45的差异，该差异对发动机安全性无影响。

（2）在飞机发出引气指令时，可能存在一发引气一发不引气的情况，而对于低转速状态下，由于单发引气和温度构造的影响，造成了发动机存在更大的温度差异。

参考文献：

[1] CCT_AA041111 ARDIDEN 3C Engine acceptance test procedure.