1 引言

某型飞机辅助动力装置（APU）主要功用：

（1）为飞机提供辅助电源和辅助液压源（可满足应急使用）。

（2）地面及空中启动发动机。

（3）地面发动机不工作时向飞机环控系统提供压缩空气。辅助液压泵的主要功用：由 APU 驱动并与飞机液压系统左系统并联主要是向飞机液压左系统提供辅助液压源，以满足地面维护使用和空中应急使用。

2 故障现象

某型飞机经过长期停放后，进行发动机启封开车。按要求在地面使用地面液压油泵车对飞机液压系统供压循环后，首先启动辅助动力装置（APU），经两次（两次假起动一次冷运转为一个循环）循环后正常启动，转速、排气温度、滑油压力、振动值均在正常范围内，APU 完成暖机后约 3min，飞机底部有大量红烟喷出，几秒后红烟消失，同时紧急关闭 APU。APU 停止运转后检查 APU 舱不断有白烟冒出，打开 APU 舱后发现辅助液压泵、液压油进口管接头及壳体回油管接头有烧蚀痕迹，APU 舱其他附件有被粘稠液体喷溅过痕迹。地面飞参发现液压左系统在主液压泵工作之前短时间内压力值为 25.5MPa，其余时间压力值为零。

3 辅助液压供压子系统组成

图 1 辅助液压泵部分连接图

如图 1 所示，辅助液压泵经吸油单向阀从液压系统左油箱吸取液压油，液压油增压后经供压单向阀向左系统供压模块供压，供压模块中引出一路高压油经单向阀压缩油箱增压蓄压器中的气体储备高压油，作为液压系统不工作时对液压油箱增压的高压油源（液压泵启动时具有一定的吸油压力避免因吸油压力不足出现气穴现象）。吸油单向阀为防止飞机长时间停放液压油倒流，在位置较高的辅助泵吸油端形成气穴。

4 原因分析及故障定位

APU 舱口盖打开后发现辅助液压泵表面有烧蚀的痕迹，用手试探具有较高的温度，同时辅助液压泵表面不断有白烟冒出（为表面附着物气化在空气中凝结形成）。拆下辅助液压泵，发现泵内含有无色透明状液体（本应是红色液压油），并带有焦糊味，同时液压泵中倒出的无色透明液体体积明显小于正常充满液压油的体积，辅助液压泵吸油管路中未充满油液即含有空气。分解液压系统中的辅助液压子系统管路，仅在辅助液压泵吸油端、供油端和壳体循环端出现无色透明液体。综合上述现象确定为辅助液压泵未持续吸油干磨造成液压泵烧蚀。   

造成未持续吸油的原因可能有四种：

（1）左系统液压油箱内油量为零。

（2）吸油管路上的吸油单向阀故障。

（3）辅助泵自身故障。

（4）辅助液压泵进口端出现体积较大的气穴，同时液压油箱增压异常。为了确定造成辅助液压泵未持续吸油的原因，我们做了以下 4 项工作：

（1）目视检查液压系统左油箱油量在规定范围内，可以排除液压油箱油量为零的可能性。

（2）为确定吸油单向阀有无故障，对吸油单向阀的正向通油性及逆向断油性进行了如下检查：a. 断开辅助泵吸油端接头，向左系统液压油箱加油并保持油箱压力为 0.35MPa（液压油箱额定增压压力为0.35MPa），液压油从辅助泵吸油端接头正常流出，表明吸油单向阀正向通油性良好。b. 辅助泵吸油管路充满液压油，油箱增压蓄压器卸压、油箱卸压，静置 12 小时后观察辅助泵吸油端接头处液面与 12 小时前一致（满足吸油单向阀逆向允许漏油量要求），表明吸油单向阀逆向断油性良好。

（3）为确认故障是否由液压泵产品本身故障引起，将液压泵返厂分解检查，泵除过因高温引起的密封胶圈融化失效外，液压泵各附件检查均正常。同时胶圈失效引发液压油泄露是导致飞机底部红色烟雾的原因。

（4）飞机之前做过长期停放，期间液压系统做过大量拆装工作不可避免的使空气进入液压系统，液压系统完成回复后使用地面液压油泵车循环排气，但地面液压油泵车循环排气过程中，辅助泵吸油、供压段不参与液压循环，进入的空气无法循环至地面液压油泵车内排出飞机而积累在辅助泵吸油管路中，经吸油单向阀进入辅助泵吸油端（吸油单向阀无法完全密封具有一定的反向渗漏允许量），长时间积累造成气穴过大。   查看飞参发现，APU 起动前左系统油箱增压蓄压器压力为 14.2MPa（为氮气初始气压），该机采用的是恒压变流量液压泵，正常蓄压后蓄压器的压力应为28MPa，可以判定有气那个增压蓄压器未存储油箱增压所需高压油源（由于采用的是恒压变流量液压泵油箱增压压力只有 28MPa 经减压后的 0.35MPa 和 0MPa），因此辅助泵在没有吸油端增压的情况下起动工作。在上述两种情况的共同作用下造成了辅助泵未持续吸油干磨。

在正常情况下辅助液压泵启动过程中可以通过两种作用来获取液压油并进行增压：

（1）辅助液压泵运转对液压油产生牵引力同时依靠液压油分子之间的牵引力将液压油源源不断的吸入辅助液压泵内并增压。

（2）油箱增压蓄压器对油箱增压后使辅助泵吸油端获得 0.35MPa 的压力将液压油压入辅助液压泵内进行增压。故障定位为在两种情况都失效的情况下，辅助泵吸油端形成体积较大的气穴，在气穴内气体分子之间的牵引力远远小于液压油，同时液压泵运转后在吸油端形成低压，气穴中的空气进入液压泵形成气锁（气体充满活塞筒后，柱塞上下冲程过程中只对气体进行压缩和膨胀，使吸油单向阀和供油单向阀无法打开）致使辅助液压泵无法吸油，进而无法对左系统油箱增压蓄压器进行增压直接造成辅助液压泵了一直处于干磨状态。

5 故障排除及验证

基于上述对故障原因的分析，在更换新辅助液压泵后根据故障原因做了以下工作：

（1）更换被烧蚀的辅助泵及供油管、吸油管、循环管。

（2）清洗被污染的液压管路、循环油虑、供油油虑，化验液压油各项指标。

（3）断开辅助泵吸油端接头，左系统液压油箱加油并增压至辅助泵吸油端接头处连续出液压油，排出辅助液压泵吸油管路内的空气。

（4）利用地面气源车直接起动发动机对左系统油箱增压蓄压器进行增压至额定压力。

（5）检查左系统油箱增压蓄压器压力。    

（6）起动 APU 前先进行 APU 冷运转，运转过程中观察辅助液压泵输出压力正常。经上述准备工作后地面起动 APU，检查起动时间，APU 转速、滑油压力、排气温度、振动值、辅助液压泵输出压力均正常，后续工作中该故障未再次出现。

6 总结

此次故障发生的原因在于飞机长时间停放，在位置较高的辅助液压泵吸油端管路内形成体积较大的气穴，同时连接有辅助液压泵的飞机液压左系统油箱增压蓄压器未正常蓄压，两者共同造成辅助液压泵运转后在泵内形成气锁，致使辅助液压泵无法正常吸油，进而干磨造成辅助液压泵烧蚀。

为避免因气锁造成的辅助液压泵烧蚀故障再次发生，在具有类似结构飞机长时间停放或拆装过辅助液压泵及其吸油管路后须做以下工作：

（1）按规定排出辅助液压泵吸油管路内的空气；

（2）辅助液压泵所在液压系统油箱增压蓄压器按规定进行增压；

（3）辅助动力系统运转过程中观察辅助液压泵压力输出是否正常