PA44—180飞机汽化器故障研究
张竞
摘要：飞机燃油系统的功用是储存燃油，并向发动机提供适当的燃油，促使其雾化和汽化，以便与空气均匀的混合，组成混合比适当的混合气，满足发动机在各种工作状况下的需要。其好坏直接影响到飞行的安全。PA44-180飞机是学院飞行训练的主力机型。近年来，出现了很多因为燃油系统问题导致的故障，其中比较典型的为汽化器故障，自飞机引进以来，广汉分院发生的汽化器故障i00余起，严重影响了我院飞机的正常飞行训练。本项目主要针对PA44-180飞机汽化器出现的问题，归纳总结故障特点和规律，分析导致出现汽化器故障的原因。通过对汽化器故障的分析，找出在实际外场维护中减少汽化器故障出现的方法，提出外场维护建议。
关键词：PA44-180；HA-6型汽化器；故障；分析；建议
1.汽化器简介
汽化器的功用是依据流经文氏管的空气流量大小来向发动机提供适量的燃油，并使其雾化和汽化，以便与空气均匀的混合，组成混合比适当的混合气，经发动机进气管歧管分配后进入各气缸进行燃烧，满足发动机在各种工作情况下的需要。汽化器有很多种型号，Precision Airmotive Corporation公司生产的汽化器大致有以下几种型号：MA3A、MA3PA、MA3SPA、MA4SPA和HA等。虽然各种型号的汽化器在外观上有一定的差异，但在工作原理上都是相通的。（图1）
广汉分院（中国民航飞行学院广汉分院）PA44-180机队使用的汽化器为HA-6型浮子式汽化器，每台发动机各装一台汽化器。下面就以HA-6型汽化器为例，浅谈该型汽化器使用过程中出现的一些故障并简要分析。
2.HA-6型汽化器工作原理及分类
汽化器是通过油门杆控制汽化器中的节气门，前推油门杆，节气门开大，进入发动机的混合气增多，发动机功率增大；后拉油门杆，节气门关小，发动机功率减小；油门杆拉至最后，发动机进入慢车状态。混合比杆控制汽化器中主喷嘴定流孔大小，但混合比杆前推，主喷嘴的定流孔开大，喷出的燃油增多，混合气就越富；反之，后拉混合比杆，混合气就变贫油，混合比杆拉到最后，主喷油嘴的定流孔关断，发动机停车。通过调节油门杆和混合比杆，可保证进入气缸燃烧的混合气的混合比满足发动机在各工作状态下对功率的要求。
汽化器分类：
汽化器可按照组件结构来分类，也可按工作原理和过程进行分类，下面分别介绍：
（1）按照汽化器结构划分，HA-6型浮子式汽化器主要由浮子室、浮子机构、喷油嘴、文氏管、节气门和各辅助装置构成。
浮子室内安装有浮子机构，并有通气孔与外界大气相通。浮子机构用来调节汽化器的进油量，使进油量随时等于喷油量，以保持浮子室内的油面高度一定。
空气流经文氏管的喉部时，通道变窄，流速增大，压力减小，以致低于浮子室的空气压力（此处的空气压力为文氏管前部压力，等于大气压力）。这样，在浮子室与文氏管喉部的空气之间便产生了压力差。浮子室内的燃油便在这个压力差的作用下，从喷油嘴喷出。
（2）HA-6型浮子室汽化器按照工作原理和工作过程，可将整个汽化器分为慢车系统、功率系统、经济系统和加速系统。
慢车系统的功用是在发动机启动和慢车转速工作时，保证供给发动机所需要的富油混合气。
功率系统的功用是为发动机提供足量燃油以及适当的混合比的油气混合气。
经济系统的功用是为了防止发动机中转速时过富油，通过空气计量喷嘴渗入合适计量的空气量，来控制中转速的贫富油。
加速系统的功用是当迅速打开节气门时，空气流速增大后供油增加具有一定滞后性，为防止发动机突然过贫油，通过与节气门轴联动的加速系统活塞向下运动，将燃油通过加速系统的喷嘴喷入文氏管喉部，额外增加供油量，保证发动机在急加速时的供油量。
3.HA-6型汽化器故障统计、故障原因分析
自2001年我院引進PA44-180机队以来，广汉分院共发生与汽化器有关的故障100余起。其中，对训练飞行影响较大的如下表所示：
现针对以上表中的故障进行具体分析：
（1）发动机慢车转速低或转速高
发动机慢车转速低或转速高，是由于汽化器慢车转速螺钉调节不当导致的。通常PA44-180型飞机慢车转速设定为600RPM，当出现慢车转速低或高的情况时，应调节慢车转速螺钉，使慢车转速在规定范围内。但应注意的是，慢车转速的调节，会影响进入汽缸的油与气的比值，故在调节慢车转速后，应对慢车混合比进行相应调节。
（2）汽化器故障引起的停车
故障举例一：2011年8月31日，PA44-180/B-3591号机在地面启动时，右发转速达到1600RPM后即不再增加，排气管冒黑烟，发动机抖动。
排故流程：取下汽化器浮子室放泄堵头，打泵冲洗浮子室并检查，无污染物。脱开汽化器与空气盒的连接，检查发现右发汽化器文氏管喉部有一长约5厘米、宽约1厘米的毡垫。检查其来源，发现是汽化器空气盒后部组件上的一块盖板上掉下来的。
原因分析：由于汽化器的工作原理是通过调节节气门来控制文氏管喉部的空气流量，以流过文氏管的空气流量的大小来控制喷油量，故当文氏管喉部被毡垫堵住一部分后，势必造成空气流量的减小，致使喷油量减小，此时会导致发动机功率减小，严重时甚至停车。（图2）
故障举例二：2015年4月22日，我院PA44-180/B-3680号机在结束飞行回到机库前，推油门杆烧电嘴后拉回慢车位过程中，右发自动停车。机组再次启动右发，启动完成后约5秒，该发动机再次停车。
排故流程：检查进气滤状况良好，检查电嘴状况良好，检查磁电机外定时良好，打开汽化器浮子室放泄堵头，放泄燃油，检查浮子室燃油量足够且无杂质，检查进气盒状况良好。拆下汽化器，分解汽化器检查，发现在汽化器慢车油针中有一堵塞物，经检查发现是一只飞虫。（图3）
原因分析：PA44-180飞机使用的HA-6型汽化器有三条供油通道：慢车油路、主油路和加速油路，三条油路都有各自的独立的出油口，但慢车油路和主油路共用一个进油口。慢车油路和主油路的供油依赖于浮子室的总压和出油口出的气压之间的压力差。当发动机在慢车功率时，节气门开度很小，仅浮子室和位于气流通道壁的慢车出油口之间存在压力差，慢车油路供油，主油路不供油，随着节气门开度加大，发动机功率增加，主油路参与供油。PA44-180飞机安装的Lycoming发动机主供气通道安装有进气滤，飞虫不可能通过主供气通道进入汽化器，但汽化器加温通道没有气滤，飞虫可能通过该通道进入汽化器。另外，空气盒不是完全密封的部件，飞虫也可能通过空气盒的开口直接进入。当飞行过程中使用汽化器加温，飞虫就会直接到达汽化器位置，并在非常低的概率下进入汽化器冲压空气管，并随冲压空气进入汽化器浮子室。飞虫通过慢车油路和主油路的共同进油口进入了慢车油路，造成慢车油路堵塞，并造成慢车停车，但却不堵塞主供油通道，对于发动机较大功率下的工作无影响，所以事发当时发动机大功率下工作正常，拉回慢车即停车。
故障举例三：2015年12月19日，PA44-180/B-3599号在进行长五边进近时，按照程序规定关闭汽化器加温功能。几分钟后左发动机转速下降200RPM，并伴随飞机轻微左转，随后机组前推左发油门杆，3秒后功率恢复正常，并收油门至原位。飞机落地后，机组前推油门杆加速脱离跑道，在此过程中，左发动机停车。
排故流程：检查左发进气滤、电嘴、磁电机外定时状况均良好，汽化器燃油清洁，空气盒状况良好。随后拆卸汽化器，发现在汽化器风门处有部分水迹，汽化器分解检查状况良好。（图4）
原因分析：当气流流过文氏管喉部时，温度会大幅度降低，且燃油汽化需要热量，也会降低局部温度，如果此时空气很湿润，极易在文氏管喉部处形成局部结冰。当汽化器文氏管喉部结冰时，文氏管截面积减小，进气量减少，发动机功率下降，随着结冰的进一步加剧，最终导致发动机停车。
3.3汽化器本体裂纹或漏油
汽化器本体裂纹或漏油故障一般都是在各级定检中发现。自飞机引进到目前为止，尚未发生因为汽化器本体裂纹或漏油导致的飞机空中或地面停车。但该型故障会导致燃油消耗较高、发动机失火等危险情况，也应引起重视。
关于汽化器的故障还有很多，比如因为启动注油过多造成的发动机失火、汽化器贫富油调节不当造成掉转不符合规定等，由于篇幅有限，在这里不再赘述。
4.维护建议
飞机发动机是飞机的心脏，汽化器的正常工作则是发动机持续稳定运行的必要条件。在PA44-180飞机HA-6型汽化器的日常维护中，维护人员应注意如下几点：
（1）在对发动机慢车转速或混合比进行调节前，应熟知汽化器性能；调节时，应依据对慢车转速的调整，相应地调节混合比使之匹配；在外界气温变化较大时，应注意随外界气温的高低相应地调高或调低混合比。
（2）日常維护过程中，应加强对汽化器空气盒盖板毡垫状况的检查，防止因毡垫脱落造成节气门堵塞而导致发动机停车。在气温较高的季节，建议加大对汽化器加温通道以及空气盒的吹尘工作，防止外来物进入汽化器，污染燃油或堵塞燃油管路。
（3）汽化器的工作原理是油气混合后再进入汽缸，这一特性导致汽化器容易在文氏管喉部结冰，故飞行人员在发现气温骤降或空气湿度较大时，应果断开启汽化器加温功能，防止因汽化器结冰导致的发动机停车。
