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活塞式发动机汽缸头裂纹原因及对策

摘要:本文对活塞式发动机汽缸头裂纹的原因、危害及对策进行

分析研究,提出了在维护和使用过程中应注意的问题及解决方法,有效

的提高机务、飞行人员的安全操作技能和安全技术知识,为实现持续

安全奠定坚实的基础。

关键词:活塞发动机汽缸裂纹对策

1气缸头裂纹原因

航空活塞发动机产生故障的原因多种多样,而且汽缸头裂纹直接

影响着发动机工作的可靠性,威胁飞行安全。

(1)莱康明IO-540系列发动机、IO-360系列发动机采用宽气缸(气

缸内径大于活塞行程)使火焰传播的路程较长,形成的过氧化物也就增

多,在局部混合气中出现的具有爆炸性的燃烧现象,瞬间火焰传播速度

可达2000m/s,局部燃气压力可达100～200kg/cm,局部燃气温度可达

3000℃以上,远远超过正常燃烧时的数值,这种局部混合气爆炸性燃烧

产生的高温、高压突然作用于活塞顶、气缸及气缸头内壁上,使诸构

件瞬间受到巨大冲击负荷,迫使气缸头与身有分离的趋势,在薄弱部分

就会产生裂纹。如:1997年10月22日上午,某院校教员驾驶TB20-8917

号飞行执行403航行训练任务时,当该机起飞2分钟后发现发动机轻

微抖动,马力下降,飞机下沉,请示地面指挥员后紧急返航安全着陆。经

打开发动机包皮,发现第2号气缸头与气缸身结合部有灰白色的废气

痕迹,扳转螺旋桨时该处发出“哧哧”漏气声,测量气缸压缩指标为0,进

一步拆下气缸检查,发现该气缸头排气门处一侧(散热片从下往上数第

6～7片之间)环向裂纹长达236mm(详见照片箭头所指处),活塞顶及气

缸头内壁上伴有较多积碳。

(2)飞行人员在使用过程中若油门杆与变距手柄操作配合不当,将

造成发动机在大进气压力,小转速工作,使燃气压力和温度过高,诱发

爆震而出现气缸头裂纹。

(3)机务人员在完成试车检查后,就急于打开发动机包皮,拆卸电

咀或排除故障,使气缸头温度发生急剧变化而诱发裂纹(尤其是寒冬腊

月)。

2气缸头裂纹的危害

(1)气缸头裂纹漏出的高温、高压混合气容易引起航空发动机空

中着火,诱发飞行事故的发生。

(2)气缸头裂纹致使发动机产生空中剧烈抖动,诱发气门、涨圈、

活塞顶、推杆等部件损坏。

(3)气缸头裂纹,发动机抖动直接影响着飞行人员的心理健康,增

加了恐惧感和紧张情绪,致使飞行过程中看不清仪表指示参数,严重时

若处置不当极易诱发飞行事故的发生。

3气缸头裂纹预防及对策

(1)飞行人员在地面试车过程中,要严格按照飞行手册规定的暖机

时间,避免气缸头温度和滑油温度未达规定数值强行试车;操作油门要

柔和,严谨动作粗猛,避免发动机早期磨损而使滑油污染,降低航空燃

料的辛烷数和级数;在检查进气压力,进气温度以及最大进气压力时,

发动机全风门最大转速的使用时间均不得超过规定时限。

(2)在飞行过程中要控制好发动机的正常温度(如IO-540为250°F

至42°F)最大气缸头温度不得超过500°F,当发动机温度偏高时要及时

进行适当调节(例如调为微富油工作)避免气缸头局部过热而诱发裂

纹;要按飞行手册规定的步骤,正确使用油门杆与变距杆,避免发动机

大进气压力,小转速工作,以防止燃气压力和温度过高而产生爆震。

(3)机务维护人员在日常维护工作中,要按规定使用时限更换进气

滤网、滑油,工作场所应保持清洁干净,确保发动机吸入洁净空气;要在

加油前仔细检查牌号、化验单,杜绝辛烷数和级数低于规定数值的航

空燃料;要正确调整发动机的贫富油,及时清除气缸散热片上的尘土、

昆虫,导风板胶皮磨损及时更换,保持发动机通风散热良好,避免气缸

局部过热;要加强燃油系统导管、喷咀的维护,避免管路磨损、喷咀堵

塞现象的发生,诱发气缸头裂纹。

(4)在完成维护检查工作试车时,要待发动机各种数据指示达到规

定值时方能试车,试车结束后不要急于打开发动机包皮拆卸电咀或排

故,避免气缸头温度急剧变化而诱发裂纹,尤其是寒冬季节更要关注。

(5)要正确进行磁电机的定时,提前点火角过大时,混合气边燃烧

边压缩,极易诱发爆震而损坏气缸组件。

(6)要加强电嘴日常维护,除按规定进行跳火试验外,还应检查电

咀的铜垫片过薄或不平应及时更换,安装电咀时应使用力矩扳手,电咀

拧的过紧或过松也会诱发电咀孔处产生裂纹。

(7)要