737NG点火故障

自有案例和网络公众号(李政卫)

2024年以来点火故障存在较明显上升的趋势,特结合故障可能做一些分析。

一、基本原理

发动机的点火系统给燃烧室提供电火花来点燃燃油,每台发动机有2套相互独立工作的点火系统,发动机左侧点火系统使用115V转换汇流条供电,右侧点火使用115V备用汇流条供电。

点火系统主要部件有点火激励器,点火导线,点火电嘴。

点火激励器,包含输入电路,电容储存电路,输出电路。点火激励器使用密封的不锈钢外壳,部分件号点火激励器内充氮气。

点火激励器将115V的交流电转换并存储在电容中,随着电容中储存能量的升高,输出的电压会逐渐升高,当电压升高到14-19KV后,将在点火电嘴处击穿空气,产生电火花,点燃燃油喷嘴喷出的油雾。下图为点火激励器工作原理图,其中C5为主要储存电能的电容。

每次点火将释放1.5焦耳左右的能量。点火的频率和输入电压有关,在115V时,点火频率为每秒0.75-1.75次(波音曾答复大概为1.1次/秒)。

点火导线是绝缘性良好的单根导线,多层结构,芯线材料为铜,外层使用硅酮橡胶进行绝缘,再外层是镀锡铜编织网,再外层是聚四氟乙烯套管,最外层是金属编织柔性导管。点火激励器产生的高压电动势沿着点火导线到点火电嘴处。

部分点火导线布置在发动机核心机处,环境温度高,为了降低导线温度,进而降低导线电阻,在核心机段的点火导线会使用空气进行冷却。在发动机底部,有一根管路,将发动机低压压气机出口的气体,分别引入左右点火导线,沿着导线结构行成空气通道流动,从点火电嘴处流出。

点火电嘴的工作原理是高压放电,与汽车使用的火花塞原理一致。中心导体通过点火导线和点火激励器输出端相连。外壳和发动机结构相连,作为结构地。当中心导体电压升高后到一定极限后,击穿中心导体和外壳之间的空气,产生火花。

EEC使用电门位置数据来控制EEC内部的四个点火开/关电门。这些电门控制到点火激励器的115v交流电。每个EEC通道(A和B)控制一个点火开/关电门到每个点火激励器。一次只有一个EEC通道处于工作状态。因此,对于一个点火激励器,一次只有一个点火开/关电门工作。另一个EEC通道处于备用模式。点火测试会对每个点火电嘴的每个通道进行测试,所以如果听声测试只有单通道有声音可判断内部故障,情况比较少见。

EEC使用电门位置数据来控制EEC内部的四个点火开/关电门。这些电门控制到点火激励器的115v交流电。每个EEC通道(A和B)控制一个点火开/关电门到每个点火激励器。一次只有一个EEC通道处于工作状态。因此,对于一个点火激励器,一次只有一个点火开/关电门工作。另一个EEC通道处于备用模式。点火测试会对每个点火电嘴的每个通道进行测试,所以如果听声测试只有单通道有声音可判断内部故障,情况比较少见。

对于EEC及EEC上游部件故障一般会有点火源故障代码或者DEU点火数据不正确故障代码,根据代码对相应部件进行排故即可。上游部件有:跳开关,电门,线束,EEC。

二、典型故障

1、点火嘴烧蚀

点火电嘴的烧蚀是最容易判断的故障。在每次高压放电中,会伴随少量的材料损失和烧蚀,这样会影响中心电极和周围电极之间的空气间隙。当两个电极之间的空气间隙出现变化时,击穿电压会发生变化,有可能造成点火失败。

对于点火电嘴的烧蚀,手册中有明确的标准。点火电嘴有两种构型,分别为垫片式和销钉式,垫片式的点火电嘴(件号 9072215-1或518888-1),外侧电极是一片垫片,销钉式点火电嘴(件号:CH31900-6),外侧电极是一圈销钉。

参考AMM74-21-02-200-801-F00,如下图所示,对于垫圈式点火电嘴,X尺寸不大于0.30英寸,Y尺寸不小于0.1英寸,中央电极和上表面的深度不超过0.25英寸,且垫圈(washer electrode)不允许松动和丢失。

对于销钉式点火电嘴,电极销钉不允许松动和丢失,中央电极和上表面的深度不超过0.25英寸,不允许在电极尖端或间隙区域积碳。

典型的失效

2、点火激励器和点火导线连接处烧蚀

点火激励器输出插头中间是一根销钉,点火导线连接处是四片弹簧片组成的花瓣型结构,销钉插入花瓣中,从维护经验来看,此处连接可靠性较差。

比较常见的损伤情况有,点火激励器输出销钉松脱,烧蚀,丢失,如下图所示:

还有点火导线的弹簧片烧蚀,脱落等。

点火系统最容易出现故障的就是点火激励器和点火导线连接处。

此处之所以会出现问题,分析可能是因为在安装点火电线时,此处位置较低,施工困难,所以在抽入不容易完全平直插入,而是有一定的歪斜,造成销钉和4块金属片并没有均匀接触,产生较大的接触电阻,造成烧蚀。

除了安装问题外,点火激励器和点火导线连接处可靠性低,还有可能是因为积水导致。由于点火导线需要引气冷却,而引气管安装在发动机5点钟位置,在下雨或者执行水洗工作时,很容易使积水沿着冷却气管流入导线中。而点火导线和激励器连接处是点火导线的最低处,所以水会集聚在此处,造成故障。

3、点火导线和点火电嘴的接触面腐蚀

点火导线和点火电嘴的接触面腐蚀,也有可能造成点火失败。接触面腐蚀后,电阻增加,造成的点火能量降低。发动机燃烧室中气流是在以较快的速度流动中,流场比较复杂,如果点火能量较低,有可能无法将雾化的燃油点燃,造成点火失败。

4、点火激励器或点火导线部件损坏

除了点火部件相互连接处损坏外,点火激励器和点火导线损坏的可能性也有。

对于点火激励器损坏的硬故障,点火听声测试一般都会测试不通过,我们可以通过对调左右点火激励器输入或者输出插头,再次听声测试,方便的进行判断。

点火导线的故障,有时会是间歇性故障,如导线的绝缘性降低后,可能造成电能损失,偶尔造成点火失败,这种故障通过听声测试比较难以判断出来。

5、EEC及EEC上游部件故障

根据FIM,对于EEC及EEC上游部件故障一般会有点火源故障代码或者DEU点火数据不正确故障代码,根据代码对相应部件进行排故即可。上游部件有:跳开关,电门,线束,EEC。先通过听声测试是单通道失效还是双通道失效(可直接听声也可根据测试完成后的代码判断),单通道则为EEC控制问题,更换EEC;双通道则根据相应FIM分段隔离。

三、点评

1、机队统计看UNISON的点火嘴在1000FC内失效率高于CHAMPION。

2、2024年以来点火线和点火激励器的检查质量下降明显。

货舱门位置电门压片形变导致门警告

自有案例,因较为典型以做记录。

2025年4月,有飞机出现后货舱门警告故障,测量尺寸为20.8mm,满足手册的要求。检查发现为电门压片形变所致。经过和新件的对比看:

1、新件压片1和压片2均呈翘起状态,压片1最高点距离左侧支架壁距离4mm;

2、旧件压片1在长时间作用后,几乎被压平;压片2的翘起高度也较低,两者综合起来的结果就是需要压块向右侧更多的距离,才能触发压片2。

附:电门工作原理

滚轮压缩顶杆使之向右移动,带动锁舌压缩压片1和2,使得触点闭合,线路接通,指示灯熄灭。

电磁干扰影响启动手柄灯闪亮

外部案例

1.某航司一架飞机反映空中双发起动电门上火警灯一直闪亮。进行发动机火警测试正常,发动机和APU火警探测组件自检无代码。更换左发启动手柄,试车测试故障依旧,检查发现当打开频闪灯电门时故障再现,脱开D11040电插头(频闪灯电源组件)后故障消失,确认为右侧频闪灯系统干扰导致的故障,更换供电组件和频闪灯组件后故障依旧,更换右大翼频闪灯降压转换器后测试正常。

2. 某司737NG飞机落地滑行,左发启动手柄上火警灯持续闪亮,直到关车,期间主警告灯、火警灯灯均正常处于熄灭状态。航后检查发现左发启动手柄上红灯闪亮与右大翼白色频闪灯闪亮一致,关闭大翼白色频闪灯后,手柄上红灯熄灭,对比其他飞机,在打开防撞灯和频闪灯时左发起动手柄上红色灯会闪亮一下,但不持续,怀疑存在电源干扰,更换右大翼频闪灯降压转换器后测试正常。

3.某司757飞机主货舱火警故障,最终排故发现是5号烟雾探测器受到上防撞灯供电组件的电磁干扰导致,当防撞灯工作时,变压器出现了异常蜂鸣声,此外5号烟雾探测器拆换率高于其他位置。

两者线路有共用一个插头的情况。

频闪灯的降压转换器工作电压不稳定,在其相邻的火警线路中引发感应电压导致火警灯闪亮。咨询波音回复没有收到过类似报告,怀疑该系统防电磁干扰设计上存在缺陷。

线路问题导致火警铃自动瞬响

外部案例

有航司737-800飞机反映,驾驶舱火警铃自动响半秒。这次与上次(1.24日)机组均反映仅有警告铃响,未见火警灯、烟雾警告灯、主警告灯点亮,查看译码也未发现记录火警或烟雾告警。

一、基本原理

左、右发动机、APU、轮舱火警、前、后货舱烟雾告警、或P8板火警测试时均能导致驾驶舱火警铃响及主火警灯点亮。经讨论并综合故障现象,分析B-5757飞机火警铃响故障主要由两种情况引起:

1、连接音响警告组件火警铃信号输入的线路及线路连接的部件有间歇性接地;

2、火警探测控制组件及过热探测组件上游的探测元件和线路间歇性触发火警信号。

二、排故过程

通过对相关线路和部件的全面排查,基本判定警铃响故障的根本原因为SM48 W0321-0498-22导线磨损露出芯线,在特定情况下与电子架卡子瞬时接触,给火警铃提供瞬时接地信号,导致警铃响半秒。SM48 W0321-0498-22导线磨损露出芯线的原因为W0321线束与电子架间隙过小,落地冲击或空中颠簸时与电子架卡子发生挤压,绝缘层逐渐被电子架金属卡子挤破露出芯线。该失效模式与故障现象、译码数据和故障阶段(大多是落地冲击/颠簸时出现,一次为空中颠簸)高度吻合。

三、原因分析

参考WDM26-16-21,SM48 W0321-0498-22导线的作用是货舱发生烟雾告警时给座舱增压控制器CPC一个接地线号(与触发火警铃声的信号是一条线路),增加客舱下降率,即增大客舱内压力,防止烟雾进入客舱,因此仅有火警铃声响,无其它火警灯亮,DFDAU也没有记录火警信息。

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