SR20型飞机电动燃油增压泵密封性测试改进

1电动燃油增压泵结构及供油原理

目前SR20型飞机多使用DUKES公司电动燃油增压泵(件号:5217一00一3),该型电动燃油增压泵电路为两线输入一线接地,通过两路输入线路提供高压(PRIME)和低压(BooST)两种工作模式。该型电动燃油增压泵可分为直流电机和供油泵体两个部分,通过四个螺栓连接两部分,如图1所示。增压泵机上安装后为直立状态,电机在上,直流电机下部为余油腔,并带有余油孔,供油泵体渗出的燃油进入余油腔后,通过余油孔及连接的飞机余油管排出。供油泵体两侧为飞机燃油供油管连接孔,连接供油管后电动燃油增压泵串接在飞机供油管路中。

图1电动燃油增压泵(件号:5217一00一3)分解图

供油泵体上部为旋转叶片式供油腔,中部为燃油进出接口,下部为压力调节腔,各腔均与燃油进出接口相连,如图2所示。电动燃油增压泵工作时,通过电机带动供油腔转轴叶片抽吸泵进口燃油加压输出,实现发动机启动注油或发动机工作时的增压供油。

图2供油腔

供油腔上部压盘用于固定叶片转轴并提供泵体密封,压盘周边为密封胶圈,中央转轴部分带有轴封和胶圈,如图3所示,防止泵体部分的燃油渗漏。

图3压盘密封件分解图

供油泵体下部压力调节腔的调压螺塞用于调整电动燃油增压泵高压输出燃油压力,压力调节螺塞内有补偿垫片、弹簧和释压回油活门。释压回油活门上有旁通瓣,可向泵出口方向打开。

当电动燃油增压泵工作在高压位,泵出口压力超过弹簧力时,释压回油活门上的旁通瓣关闭,释压回油活门向弹簧方向移动,打开回油通道,部分燃油回到泵体燃油进口通道重新循环,从而降低电动燃油增压泵输出燃油压力至预设值,如图4所示。

图4增压泵高压供油原理图

当电动燃油增压泵工作在低压位时,泵出口压力小于弹簧力,弹簧将释压回油活门压紧,释压回油活门上的旁通瓣关闭,泵出口压力仅与电机转速有关。当电动燃油增压泵不工作时,弹簧将释压回油活门压紧,释压回油活门上的旁通瓣受抽吸作用打开,发动机驱动泵通过电动燃油增压泵供油腔通道和释压回油活门上的旁通瓣抽吸燃油,如图5所示。

图5电动燃油增压泵旁通供油原理图

该型电动燃油增压泵使用的电机为串励直流电机,三根供电线路分别对应高速位(PRIME)、低速位(BooST)两种转速输入连接和接地。通过电动燃油增压泵接通开关PRIME位置或BooST位置分别接通电机的高、低转速供电线路,令电动燃油增压泵满足启动注油和增压两种燃油输出压力的需要。如图6所示,电机低速位,供电进入电机后,经过上端盖上安装的一个串接滑动变阻器至定子励磁绕组,人工调定滑动变阻器可以改变电机工作电流从而影响电机转速,达到调整低压供油的目的:电机高速位,供电直接进入励磁绕组,不受该滑动变阻器影响。即电动燃油增压泵低压位的输出压力可通过改变电机后端盖上的低压位滑动变阻器电阻值来调整,高压位输出压力则靠压力调节腔上的调压螺塞进行调整。电机转子绕组通过一组碳刷供电。

图6电机分解图

电机转子上下各有一个轴承,下部轴承紧靠电机体下部余油腔。电机为非密封结构,当余油腔积油较多时,积存的燃油可能会渗入电机体,造成转子下部轴承被燃油浸泡。

2电动燃油增压泵密封性检查

2.1密封性能差异

SR20型飞机电动燃油增压泵电机与供油泵体之间通过压盘上的o型密封胶圈和轴封来实现供油泵体的密封。电机与供油泵体之间还有一个积油空腔,电动燃油增压泵的密封失效时,渗漏的燃油会通过积油空腔经余油管排出。

如果电动燃油增压泵的密封胶圈或轴封胶圈出现问题,如老化、破损,会导致电动燃油增压泵的密封性失效,还可能造成电动燃油增压泵电机出现故障,导致电动燃油增压泵不工作或供油压力不足。

电动燃油增压泵的密封失效,当飞机处于停放状态时,因电动燃油增压泵安装位置高于油箱,泵体和余油管均无燃油渗漏现象:当电动燃油增压泵工作时,因电动燃油增压泵电机驱动供油泵体部分进行供油,泵体燃油压力升高,燃油通过电机与供油泵体部分接合处和余油管渗出:当电动燃油增压泵不工作且发动机处于运行状态时,发动机驱动泵抽油,电动燃油增压泵处于负压状态,外界空气通过密封失效处进入油路,造成发动机工作不稳定。

经上述分析发现,当飞机处于停放状态时,维护人员无法通过目视检查发现电动燃油增压泵渗漏故障:当电动燃油增压泵工作时,通过目视检查判断电动燃油增压泵渗漏程度也有一定难度。

2.2一般检查要求

依据SR20型飞机维护手册[3],具体电动燃油增压泵渗漏检查步骤为:

(1)在电动燃油增压泵余油排油管出口放置接油杯:

(2)将油门杆拉至慢车位:

(3)将混合比杆拉至关断位:

(4)将电瓶1开关置开位:

(5)将电动燃油增压泵开关置PRIME位并至少保持20S:

(6)将电瓶1开关置关位:

(7)确认电动燃油增压泵余油排油管应无燃油渗漏:

(8)若电动燃油增压泵余油排油管有燃油渗出,需更换电动燃油增压泵。

此方式仅限于检查电动燃油增压泵工作时的渗漏情况,对于发动机工作且未使用电动燃油增压泵时,电动燃油增压泵处于负压状态的渗漏进气情况是无法直接检查的。

3电动燃油增压泵密封性检查改进

电动燃油增压泵密封性测试改进方式总体思路是通过模拟发动机驱动泵工作时电动燃油增压泵供油腔和出口管路处于负压(真空)状态,引入负压压力表,检查该负压(真空)是否能保持,以确定电动燃油增压泵密封性。

目前SR20型飞机、发动机以及电动燃油增压泵厂家DUKES公司均未提供电动燃油增压泵(件号:5217-00-3)的相关负压参数,故发动机工作时,电动燃油增压泵出口管路的最大负压可采取下列方式取值:

(1)在电动燃油增压泵与主燃油滤之间安装一个带有阀门的负压表:

(2)启动发动机之前,使用电动燃油增压泵注油时,关闭负压表阀门,防止燃油进入负压表:

(3)当发动机启动后,通过机械泵抽油,电动燃油增压泵处于负压状态。此时打开负压表阀门,负压表指示当前管路负压值。

经过电动燃油增压泵出口管路的最大负压值测试数据采集工作,确定了发动机正常工作时,电动燃油增压泵出口管路的最大负压值为0.005MPa,如表1所示。

最后确定电动燃油增压泵密封性测试改进后的具体方法为:

(1)脱开电动燃油增压泵进出口管路:

(2)使用堵头将电动燃油增压泵进口密封:

(3)将抽真空设备接入电动燃油增压泵出口接头:

(4)使用抽气设备进行抽气,将电动燃油增压泵出口管路负压值抽至0.01MPa(略大于发动机正常工作时的实际压力值):

(5)保持压力10min,观察负压表指示的电动燃油增压泵出口管路压力值是否有下降:

(6)如果电动燃油增压泵出口管路负压值降低,则负压渗气功能测试未通过,表明该电动燃油增压泵有渗漏故障:

(7)如果电动燃油增压泵出口管路负压值保持不变,则电动燃油增压泵通过负压渗气功能测试,表明该电动燃油增压泵密封性良好。

4结语

SR20型飞机电动燃油增压泵密封性测试方式改进后,无须拆解电动燃油增压泵,仅脱开电动燃油增压泵进出口管路即可完成测试,检查电动燃油增压泵密封性是否良好。该检查方式能更加直接、明了地指示电动燃油增压泵的密封性,有效保证电动燃油增压泵的工作性能,确保发动机工作稳定正常。