航空航天科学技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
水平对置发动机
14
DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.25.014
SR20飞机发动机燃油系统原理分析及使用维护
杨颖
(中国民用航空飞行学院洛阳分院  河南洛阳  471001)
摘  要：SR20型飞机是一款五座轻型单发飞机，采用美国大陆公司IO-360ES系列6缸风冷燃油直喷式水平对置航空活塞汽油发动机。自进入中国市场后, SR20型飞机遇到最大的一个问题就是发动机故障率高，特别是发动机燃油系统。该文对SR20飞机发动机燃油系统的组成和工作原理进行了分析，根据SR20 飞机发动机燃油系统的结构特点及系统部件的特性，对其使用维护特点和要求进行了阐述。关键词：SR20  发动机  燃油系统
中图分类号：V233                                  文献标识码：A                      文章编号：1674-098X(2018)09(a)-0014-02
SR20型飞机是一款五座轻型单发飞机，采用美国大陆公司IO-360ES系列6缸风冷燃油直喷式水平对置航空活塞汽油发动机。自进入中国市场后, SR20型飞机遇到最大的一个问题就是发动机故障率高，特别是发动机燃油系统。
1  发动机燃油系统工作原理及组成
SR20飞机发动机采用多点连续燃油喷射系统（图1）由机械燃油泵、油门体、燃油分配器、燃油喷嘴等组成。1.1 机械燃油泵
机械燃油泵采用单级叶片泵，具有燃油蒸汽抑制功能，在高海拔和低入口压力条件下性能良好。
进入机械燃油泵的燃油首先进入泵体上部的油气分离室，通过离心作用将气体从燃油中分离出来，燃油进入叶片泵加压，加压的燃油通过混合比活门供往油门体。经叶片泵加压的燃油同时还进入油气分离室上部的引射装置中，通过引射装置将油气分离室中分离出来的气体引射到回油管路中，油气混合的燃油通过回油管返回飞机油箱。另外，在叶片泵的出口还安装有膜盒活门和低压活门，感受外界大气压力和泵出口压力，自动调节泵的出口压力在规定的范围内，满足发动机不同转速下供油量的需要。
发动机的供油量和发动机转速、混合比手柄位置、油门杆位置有关。机械燃油泵在最不利条件下允许的机械燃油泵入口的最小压力为-2 PSI，最大回油出口压力为3.50PSI。在正常条件下，机械燃油泵入口的最小压力为-1 PSI，最大回油出口压力为2.50PSI。机械燃油泵入口的最大压力为8 PSI，最大回油量为70磅/h。安装电动燃油增压泵会造成机械燃油泵入口压力超过限制，因此必须确认使用电动燃油增压泵不会对发动机运行产生不利影响，在小功率状态下可能需要使用混合比手柄控制燃油流量。 1.2 油门体
油门体主要由风门和计量活门组成，两个活门通过一根风门轴连接起来，同时受座舱油门杆控制。风门的开度大小控制了发动机进气管路通径的大小，计量活门控制了从机械燃油泵到燃油分配器燃油管路通径的大小。调整
油门杆的位置同时改变了风门和计量活门的位置，可以实
现发动机进气量和供油量按照一定的比例变化，保证发动机油气比在适当的范围内，满足发动机不同工况下的燃料供给。
1.3 燃油分配器
当燃油压力达到3.5 PSI (24.1kPa)时，燃油分配器内部活门打开，允许燃油进入6个燃油喷嘴管路。燃
油分配器还具有燃油关断功能，当发动机关车时，进入燃油分配器的燃油压力低于一定数值时，活门关闭，切断6个燃油喷嘴的燃油供给。1.4 燃油喷嘴
燃油喷嘴采用引射型喷嘴，从燃油分配器来的压力燃油进入燃油喷嘴，直接喷射到气缸的进气口。燃油在流过喷嘴的同时还引射喷嘴周围的空气进入喷嘴，增加了燃油的雾化效果。燃油喷嘴根据每个气缸的工况和供油管路的长短进行了补偿校准，保证每个气缸供油量的均衡，因此更换燃油喷嘴必须按照气缸的位置进行，6个气缸的喷嘴不能互换使用。
2  发动机燃油系统使用及维护
由于SR20飞机发动机燃油系统采用刚性控制回路，反馈信号只有发动机转速、外界大气压力等很少几个参数，无法根据发动机进气量实时调节供油量，因此其燃油系统的使用维护也具有特殊的维护要求和使用要求。2.1 燃油系统高度补偿性能的试飞检查
燃油系统的高度补偿性能需要通过实际的飞行来验证燃油系统是否满足高度补偿图表的要求。试飞前应保证发动机转速表和燃油流量表的准确性，转速表和燃油流量表的精度对试飞结果至关重要。如果试飞检查结果不满足高度补偿图表的要求应重新进行燃油系统调整，S R 20飞机发动机在标准气压海平面高度上的发动机燃油系统调整参数为：非计量燃油压力应为7.0-9.0PSI@600±25R PM，计量燃油压力为13.8-15.5P SI@2700R PM，非计量燃油压力为21.0-24.0PSI@2700RPM。
Copyright©博看网 www.bookan. All Rights Reserved.
航空航天科学技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
15
2.2 寒冷天气下的起动
在外界温度-7°C～4°C条件下起动发动机应使用外部电源或完全充电的飞机电瓶，使用容量不足的飞机电瓶起动发动机可能导致起动继电器损坏或发动机反转导致起动适配器内离合器弹簧断裂。由于寒冷条件下，燃油雾化效果变差，要防止起动注油过多导致发动机液锁，另外还要注意在发动机起动成功后滑油压力应在30s内有指示，否则应立即停车查明原因。发动机起动成功后，如果发动机工作不稳定可以间歇使用电动增压泵来防止发动机停车。在发动机预热过程中不要使发动机滑油温度升温过快，应将发动机转速放在1000 RPM直到滑油温度有指示，才能使用更高的转速。 2.3 炎热天气下的起动
在炎热天气情况下，发动机关车后，发动机燃油系统部件缺少了气流的冷却，发动机气缸、滑油、机匣等热的部件在冷却过程中将热量传递到燃油系统部件，使部件内部燃油升温汽化，燃油内部气体析出，发动机燃油管路中将会是油气混合的状态，特别是在发动机停车后的30～60min内，此时起动发动机是很困难的或者起动后发动机工作不稳定。
建议在炎热天气条件下，应该减少发动机地面运转时间，飞机迎风停放，保证发动机冷却。另外，为尽量减少机械燃油泵和管路内燃油蒸汽的影响，在起动发动机时可以拉回油门、混合比手柄，打开电
动增压泵15～20s，通过回油管路流动的燃油冷却机械泵。2.4 发动机混合比管理
为了避免发动机故障或者功率损失，在飞行过程中应该重视发动机燃油混合比的调节。发动机起动后和飞机滑行期间，应该进行调贫操作直到获得最大发动机转速，这样可以防止发动机电嘴污染，保证发动机工作平稳。
带有高度补偿功能的机械燃油泵可以在各飞行阶段给发动机提供恰当的富油混合比，因此在起飞、爬升、高
高度机场中应该将混合比手柄放在全富油位置。如果在爬
升过程中，汽缸头温度存在超过420°F的趋势时，应该检查混合比手柄是否在全富油位，适当增加爬升速度，促进发动机冷却。在巡航过程中，发动机功率应该设置在75%最佳功率或者以下，或者65%经济功率或者以下。最佳功率是将混合比设置在EGT峰值低75 °F的富油侧，也就是后拉混合比手柄直至达到EGT峰值，然后前推混合比手柄，EGT由峰值开始下降，下降量等于75 °F时即获得最佳功率点。经济功率是将混合比设置在EGT峰值低50 °F的贫油侧，也就是后拉混合比手柄直至达到EGT峰值，然后继续后拉混合比手柄，EGT由峰值开始下降，下降量等于50°F时即获得经济功率点。注意，设置经济功率时，如果EGT低于峰值50°F 以上可能会造成发动机工作不稳定。
飞机巡航过程中可以根据飞行手册中“性能数据表”燃油流量与功率的对应关系，通过混合比手柄进行贫富油调整，也可以根据EGT进行最佳功率或者经济功率的贫富油调整，实现发动机巡航燃油管理。当发动机转速发生改变后可能需要进行混合比的微调。当增加功率，应该先前推混合比手柄，然后前推油门杆；减小功率时，应该先后拉油门杆，然后再调整混合比。
通过对SR20飞机发动机燃油系统的研究分析以及使用维护过程的经验总结，笔者希望能对飞机维护人员和使用人员熟悉和掌握SR20 飞机发动机的工作特点和使用维护要求有所帮助。
参考文献
[1] 王凯.SR20飞机发动机燃油系统[J].科技资讯,2016(3).[2] CONTINENTAL MOTORS INC.IO-360 AIRCRAFT E N G I N E  I N S TA L L AT I O N  A N D  O P E R AT I
O N MANUAL[M].2014.
图1  SR20飞机发动机燃油系统工作原理图
Copyright©博看网 www.bookan. All Rights Reserved.