小型涡喷发动机故障分析及控制系统改进

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1、第42卷第4期2016年8月航空发动机AeroengineV01．42No．4Aug．2016小型涡喷发动机故障分析及控制系统改进陶德桂，王成军(中国人民解放军92419部队，辽宁兴城125106)摘要：针对小型高速无人机配装的小型涡喷发动机发生的空中停车故障，以发动机转速异常为顶层事件，以导致顶层事件发生的全部可能性为基本事件建立故障树，结合发动机控制原理及对遥测数据进行仔细分析，确认发动机转速采集信道出现问题导致发动机控制系统进入边界控制，而边界条件设置不合理导致发动机工作在超速超温状态，最终失效。通过采取增加转速采集备份信道、改进E

2、CU控制保护算法、修改ECU档位油门限幅等措施有效地排除了此类故障，提高了发动机工作的可靠性。关键词：小型涡喷发动机；小型高速无人机；转速传感器；发动机控制单元；故障树；冗余度中图分类号：V235．1l文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．04．006FailureAnalysisandControlSystemImprovementofSmallTurbojetEngineTAODe—gui，WANGCheng-jun(Unit92419ofPLA，XingchengLiaoning125

3、106，China)Abstract：Forsmallturbojetengineshutdownfailureinflightofsmallhigh-speedunmannedairvehicle，afaulttreewasestablishedbasedOntheabnormalenginespeedasthetopevent，takingallthepossibilitieswhichcausedthetopeventasthebasicevent．ThetelemetrydatawerecarefullyanMyzedwithth

4、eprincipleofenginecontr01．Acquisitionchannelofenginespeedcausedatrouble，itmayleadtoenginecontrolsystemintotheboundarycontrolproblem．However,unreasonableboundaryconditionmadeengineworkundertheoverspeedandovertemperaturestate,eventuallyleadtothefailure．Increasingbackupchann

5、elofenginespeedacquisition，improvingtheECUcontrolprotectionalgorithmandmodifyingtheECUlimitationofgearthrottlecanresolvethisfailureeffectively，andcanimprovethereliabilityoftheengine．Keywords：smallturbojetengine；smallhigh-speedunmannedairvehicle；rotationspeedsensor；enginec

6、ontrolunit(ECU)；faulttree；redundancy0引言国产某新型小型高速无人机配装单发小型涡喷发动机川，使用清洁度为GJB420A的5级或以上国产RP一3航空煤油为燃料，其最大推力可达1．37kN，起飞质量最大可达300kg，飞行速度最大可达220m／s，飞行高度范围为50～7000m，具有遥控、2维程控、3维程控和自动飞行等多种模态，研制完成至今已累计飞行近百架次，覆盖整个设计高度，发动机一直工作正常。但首次在海平面上飞行时发生了停车故障，导致无人机坠海。本文针对故障现象及遥测数据进行分析，依据发动机控制原理建立

7、故障树[2-31，最终确认该型发动机在控制系统方面存在安全隐患，需对其进行改进和完善。1故障现象描述2014年下半年，在某临海发射试验场进行了新型高速无人机首次海上飞行试验，试验以失败告终。在事后排故中，结合试验现场故障现象及事后遥测数据分析，准确复现了无人机的整个飞行过程：无人机正常起飞后，按任务要求以5档档位进行爬升，1min32S后当靶机爬升至高度为1465m、速度为120m／s时，发动机转速在lS内由46200r／min迅速收稿日期：2015一ll一06作者简介：陶德桂(1969)，男，高级工程师，主要从事无人机应用研究工作；E—

8、mall：taodg@sina．corn。引用格式：陶≠富桂，王成军．小型涡喷．发动机故障分析及控制系统改进田航空发动机，2016，42(4)：25—29．TaoDegui,WangCheng