航空附件油封試驗器的設計

李樹舉 黃 猛金 重王宏娟

1 中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司 沈陽市

2 中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司 沈陽市

一、引言

飛機發動機是飛機的心臟，也稱為航空發動機。依據航空發動機的維護規程，對于長時間不使用的發動機，在封存之前要進行發動機油封，到使用的時候，對發動機進行啟封，主要目的是為了保證發動機在封存期間的完好性，確保發動機在啟封后能夠正常使用。油封的質量決定發動機可存放期限和存放質量，隨著裝備飛機的大量增加，對維修設備的需求增大，而油封設備進口較難，并且價格昂貴，使用維修不方便，因此對原設備進行國產化勢在必行。針對某型航空發動機試車臺，設計了一臺能完成發動機附件內部油封技術條件的試驗器。

二、特點及主要性能指標

1.特點

附件油封試驗器是某型發動機重要的試驗設備之一，是集液壓、氣動和機械傳動于一體的綜合試驗器。該型發動機附件種類繁多，每個附件的技術參數都不一樣，精度要求高，這樣一來，就提高了油封設備的復雜性和先進性。因此，在進行試驗器設計時，必須嚴格要求，分別滿足附件技術要求，使每個附件的油封部位（內腔）都能進行充分的油封，以防附件銹蝕、報廢，造成發動機故障，給國家直接造成經濟損失。

2.主要性能指標

（1）技術參數。液壓系統技術參數：工作介質是航空液壓油HP-8A，黏度≥10mm2/s。工作壓力 0～3MPa，工作溫度 60～80℃，過濾精度5μm。

（2）氣動系統技術參數。工作介質氮氣，工作壓力-5～+5kPa，工作溫度為常溫狀態，過濾精度5μm。

（3）工藝要求。符合S99·XW·116技術文件要求；設備外形美觀、大方，符合定置管理要求；便于維護和修理，所有管接頭處不許漏油、漏氣；設備外表面涂豆綠色漆；便于操作使用。

三、方案設計

1.試驗器構成

試驗器由操作臺、附件傳動裝置、液壓系統、氣動系統以及電氣系統構成。由于液壓系統和氣動系統是試驗器的核心，因此，主要以液壓系統為例說明試驗器的設計思路。

2.方案制定

（1）附件技術條件簡介。主泵調節器HP-31B，封油時向P32管接頭通0.49～0.78MPa壓力的空氣。調定附件進口P20滑油壓力為 0.25～0.34MPa，調定主泵轉速 1 300～1 800r/min，噴口加力調節器PC-31B，

將供氣管接到附件的供P4空氣管接頭C6上，P4氣壓-5～+5kPa，在附件進油口建立0.59MPa壓力。

加力泵ФH-31A，附件轉速1 000～1 500r/min，供油壓力0.294±0.05MPa。

主燃油分配器 PT-31B，Д4接頭保持供油壓力 0.10±0.02MPa，Д1 接頭保持供油壓力 0.10±0.02MPa，Д6 接頭保持供油壓力0.590-0.1MPa。

離心式增壓泵ДЦН-82，滑油無壓力。加力燃油分配器PTФ-31A，在附件進油口建立2±0.1MPa壓力，應急放油附件99.10.34.000。調整滑油供油壓力2.5+0.5MPa。

膜盒式溫度傳感器ТДК，節流層板流量100～1 000m3/min，調整滑油供油壓力1.2+0.2MPa。

燃油計量器4033，調整滑油供油壓力1.45～1.96MPa，高壓柱塞泵НП96M，附件轉速500～600r/min，供油入口壓力0.3～0.5MPa。

柱塞泵控制附件АУНП，滑油無壓力。燃滑油散熱器6139T，滑油無壓力。

（2）方案制定。每個附件進行內部油封試驗的具體方法和要求都不一樣，壓力變化范圍很大。如果對于每個附件都單獨進行液壓系統控制，則不但增加液壓系統的復雜性，同時也給工人的操作帶來很大困難。另外，隨著試驗器油路控制系統的增加，則相應增加了測量儀器、儀表的數量及測量儀表的檢定工作，這一切不但不便于工人工作，更不利于工人的維護和檢修。為此，對油封試驗器進行了綜合設計，采取簡化油路、統一控制，以便于操作為設計宗旨。

（3）液壓源選擇。液壓源是能提供符合要求的壓力值、流量值的清潔液壓油的裝置。對于液壓試驗而言，它是主要的設備之一，其性能和適應性直接關系到液壓試驗的質量和范圍。

根據液壓源輸出的特征量不同，液壓源可分為恒壓源和恒流源兩種。一般液壓源由動力裝置、液壓泵、參數調節裝置（包括壓力閥、恒流閥以及恒壓調節機構等）和過濾器、熱交換器等輔助裝置所組成。兩種液壓源的主要不同點在于調節裝置的作用。本試驗器采用最簡單的恒壓源油路，主要由定量泵和溢流閥組成。根據溢流閥的啟閉特性（或稱壓力流量特性），對應流量有較大的范圍變化而壓力值只允許在調定壓力周圍作較小的變化，因此只要保證有一定的流量通過溢流閥，就能保證輸出壓力基本不變。由于壓力是依靠改變溢流閥內部節流口大小來調節的，故通過它的流量與調定壓力的積就是旁通的無功功率。設計時為了保證液壓源正常工作的旁通流量至少應為額定輸出流量的5%～10%。

（4）液壓泵的選擇。根據各種型式泵的性能數據，選擇壓力和流量符合要求的泵，并使泵將來長期工作在高效區。為了提高使用壽命和降低噪音，可使壓力和轉速降低一擋使用。實踐證明，低壓使用可選用葉片泵；中壓可選用一般齒輪泵、葉片泵和內嚙合齒輪泵；高壓大都使用軸向柱塞泵。

液壓泵與試驗用油的相容性和泵本身的耐污染性。要求所選用的泵能在實際使用的試驗用油和規定的油溫下能復現其額定的性能指標。其耐污染性表征它的有效使用壽命，作為油源用的泵要求經久耐用。

選用的泵必須噪聲小、價格低。一般來說泵的噪聲和成本是與泵的使用壓力、轉速和制造廠的工藝水平等有直接關系的。根據液壓泵的選擇原則及附件技術條件要求，該油封試驗器選用一般齒輪泵。

（5）試驗臺的選擇。油封試驗臺主要組成部分包括操作臺面、儀表板、電控臺、試驗臺本身的油路系統。對試驗臺基本的要求有：試驗臺架必須具有一定的剛度。否則由于試驗過程中的振動和沖擊等將引起整個試驗臺振動，這就可能影響儀器、儀表的測試精度，情況嚴重時將使油封試驗無法進行。

被試附件在試驗臺面上裝卸要方便，如采用標準接頭、金屬軟管連接等；傳動裝置用花鍵套定位傳扭、卡環快速固定聯接。參數調節方便、控制靈活、服務范圍廣闊；自動化適應性強。結構簡單、布局合理。自帶照明設備，保證工作環境明亮，讀數清晰。經濟、實惠、造型美觀。

在設計和裝配試驗臺時，應盡量使電器元件和液壓元件分開安裝，把電控柜和試驗臺分開配置。對于小功率液壓元件的試驗，配置試驗臺、液壓源、電控臺時，可以把液壓源放在試驗臺后或臺下，因為小功率液壓泵運轉時噪聲和振動都較小。但為了不使液壓源的振動傳到試驗臺上，還是要求液壓源與試驗臺架不要剛性連接為好，可采用增設防振墊或軟管連接等措施。圖1給出了部分油封試驗器的原理圖。

圖1 部分油封試驗器的原理圖

3.油封試驗器工作原理

試驗器液壓系統主要由油箱、泵組、進吸口油濾、壓力油路油濾、回油路油濾和針形閥等件組成。打開油箱注油口球閥開關，通過過濾器往油箱里灌航空液壓油。通過液位計顯示，達到一定液面高度后，停止供油。

打開總電源開關，按下加熱器開關按鈕，加熱器開始工作。當電接點溫度表指針達到60℃時，加熱器自動斷電。打開泵吸油口、回油口以及工作臺面下的球閥開關，準備開始作附件的油封試驗。

所有附件油封試驗結束后，切斷電源；擰緊面板上各金屬軟管的密封蓋；關閉所有調壓開關；最后，將泵吸油口、回油口以及工作臺面下的球閥關閉。

四、結論

油封試驗器在設計上進行了一系列優化，故制造成本有所提高。設計的油封試驗器雖然具有一系列優點，但在自動控制方面還有待更進一步的完善，以利于今后更好地完善設計，滿足用戶要求。