皮凯雯 邹子剑

（中国航发湖南动力机械研究所，湖南株洲 412000）

0.引言

空气涡轮起动机（Air Turbine Starter，以下简称为ATS）作为航空发动机空气起动系统的主要组成部分，可利用飞机辅助动力装置、已运转的发动机和地面气源等提供的高温高压气体，将气体内能转化为轴功率以实现发动机的启/油封、冷运转、假起动和起动等[1]。

故障树分析法，简称为FTA，又称为失效树分析法，是一种以故障树为工具，分析系统发生故障的各种途径，对系统的安全性或可靠性进行评价的一种图形演绎方法[2]。FTA已被国内外公认为是一种对复杂系统进行安全性和可靠性分析的一种好方法[3]。

ATS自由运转故障是指某种原因导致ATS带转的负载很小或为零（即空载运转），造成ATS涡轮转速达到自由运转状态的一种故障现象。自由运转状态的转速通常比ATS正常脱开转速要高，极易导致损坏发动机、飞机和危及人身安全等严重后果。本文针对ATS自由运转故障开展故障树分析，梳理故障原因及故障模式，以便进行预防，使该故障发生的可能性减小到最低限度或不发生。

1.自由运转故障树

1.1 ATS简介

以某型ATS为例，主要由进气装置、调压装置、涡轮组件及减速器（含输出轴）组成，还带有功能型附件如进气切断装置和转速传感器，用于分别实现ATS供气的打开/切断和转速信号的输出，如图1所示。

图1 ATS原理框图

ATS的工作原理为：起动发动机时，由发动机控制器发出工作信号给进气切断装置为ATS供气；一定温度、压力的气源经进气装置、调压装置进入ATS使涡轮转子旋转，通过减速器将功率、扭矩传递给输出轴，再经发动机附件传动机匣带转高压转子，从而实现假开车、冷运转、启封、油封和起动以及空中辅助起动发动机的功能。……