某型發(fā)動機滑油壓力系統(tǒng)故障排除及系統(tǒng)改進(jìn)研究

摘 要：完善的系統(tǒng)，不應(yīng)該只有正常工作狀態(tài)下的良好表現(xiàn)，更應(yīng)該具備抗干擾、抗破壞的能力。通過對某次故障的排除和分析，去除系統(tǒng)的干擾，可提高系統(tǒng)的可靠性，更好的保障飛行安全。

關(guān)鍵詞：滑油壓力傳感器；滑油低壓信號器；故障失效

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機是一種熱機，是將燃油燃燒所釋放出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置。航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機具有高速、高溫、高壓的特點。核心機轉(zhuǎn)速比較高，一般都在一萬轉(zhuǎn)以上，有的甚至有四、五萬轉(zhuǎn)甚至更高；同時核心機部分溫度也很高，燃燒室溫度可達(dá)1800-2000攝氏度；核心機壓力較高，可達(dá)300PSI。在這種惡劣的工況下，為保障發(fā)動機可靠工作，發(fā)動機的滑油系統(tǒng)要求具備良好的可靠性。

滑油系統(tǒng)的功用是減少摩擦，降低磨損。循環(huán)的滑油直接同運動部件接觸，吸收并帶走熱量，使發(fā)動機機件得到冷卻。金屬機件在濕氣、化學(xué)物質(zhì)中無覆蓋時，氧接觸金屬引起腐蝕。滑油油膜覆蓋金屬表面將阻止氧接觸金屬，起到防腐的作用。滑油在發(fā)動機內(nèi)循環(huán)流動過程中，將磨損的金屬屑、灰塵、碳粒子、水分等雜質(zhì)一起帶走，起到清潔發(fā)動機的作用。

為保障發(fā)動機正常工作，滑油增壓系統(tǒng)有著重要的作用，具備一定壓力的滑油才能到達(dá)需潤滑的機件摩擦表面，才能將足夠多的摩擦熱量帶走。所以滑油壓力是滑油系統(tǒng)最重要的參數(shù)，一旦發(fā)動機滑油壓力降低，將意味著發(fā)動機工作狀況惡化，發(fā)動機可能超出設(shè)計受載，可能誘發(fā)發(fā)動機熄火、損壞等后果。

所以一套設(shè)計合理、指示準(zhǔn)確的滑油壓力傳感、指示系統(tǒng)可以很好的反映發(fā)動機滑油系統(tǒng)的工作狀況，為飛行員提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，更好的保障飛行安全。

下面是某型發(fā)動機滑油壓力系統(tǒng)的主要組成：

1 滑油壓力傳感器

滑油壓力傳感器由滑油壓差傳感器、恒流源控制盒組成，如圖1所示。滑油壓差傳感器感受壓力的兩端口使用導(dǎo)管分別連接在發(fā)動機的接口上。

滑油壓力傳感器用于感受飛機發(fā)動機滑油入口的滑油壓力，輸出電壓信號給發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）進(jìn)行顯示，如圖2所示。

2 滑油低壓信號器

滑油低壓信號器感受發(fā)動機 滑油壓力，在壓力低于40 psi時，發(fā)出電信號給發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）進(jìn)行紅色告警信息顯示，供空勤組監(jiān)控，如圖3所示。

滑油低壓信號器與滑油壓力傳感器使用相同的壓力傳壓管。

由上面的系統(tǒng)框圖可以看出：發(fā)動機滑油系統(tǒng)壓力傳感器和滑油壓力低壓傳感器分屬兩套支路，雖然兩個傳感器感受的數(shù)據(jù)來源一樣，都是發(fā)動機軸承腔壓力和發(fā)動機入口壓力之差，但是一個輸出電信號到發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）顯示滑油壓力，另一個僅感受40 psi的差值輸出一個滑油低壓警告指示。

貌似很簡單的一個發(fā)動機滑油壓力傳感指示和低壓警告系統(tǒng)，卻讓發(fā)動機維修人員在一次系統(tǒng)故障后傷透腦筋。

某次飛行任務(wù)，左發(fā)動機首先啟動，啟動過程正常，發(fā)動機參數(shù)正常，啟動右發(fā)動機時，出現(xiàn)發(fā)動機滑油壓力低，最高顯示只有12psi，同時伴隨發(fā)動機低滑油壓力警告“R ENG OIL LOW PRESS”，飛行員隨即立即中止啟動，關(guān)停發(fā)動機。

在隨后的排除故障過程中，由于認(rèn)為該滑油系統(tǒng)壓力指示和低壓警告應(yīng)是獨立的，所以首先判斷為發(fā)動機真實滑油壓力確實低了，造成發(fā)動機滑油壓力指示值低，同時觸發(fā)了滑油低壓警告。維修人員首先對涉及發(fā)動機滑油增壓系統(tǒng)的部件進(jìn)行了詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。為進(jìn)一步確定故障來源，將左、右發(fā)動機的滑油壓力傳感器對調(diào)，在啟動過程中，左發(fā)動機滑油壓力上升緩慢，最高指示12psi左右，在發(fā)動機穩(wěn)定下來后，壓力指示繼續(xù)下降，期間一直伴隨左發(fā)動機滑油壓力低壓警告“L ENG OIL LOW PRESS”，而右發(fā)動機啟動過程一切正常。據(jù)此可以判斷，右發(fā)動機滑油壓力系統(tǒng)是正常的，右發(fā)動機滑油壓力低壓傳感器也是正常的，只是右滑油壓力傳感器出現(xiàn)了故障。

對系統(tǒng)進(jìn)一步研究才發(fā)現(xiàn)，這個系統(tǒng)初始設(shè)計者在滑油壓力指示輸出到發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）顯示時，增加了一個邏輯判斷，即當(dāng)系統(tǒng)指示壓力低于40psi時，將同時輸出發(fā)動機滑油低壓警號“L（R） ENG OIL LOW PRESS”，這個指示與發(fā)動機真實滑油壓力低于40psi時的警告相同。我們知道，任何機件的可靠性都不是100%的，任何機件都存在故障失效的多種模式，但是如果不考慮機件故障的互相影響，顯然是不合適的。在本文所述的這個系統(tǒng)中，滑油壓力傳感器故障失效的同時掩蓋了發(fā)動機滑油壓力是正常的這一狀態(tài)，可能會讓飛行員做出錯誤的判斷，會認(rèn)為發(fā)動機是工作不正常的，進(jìn)而可能關(guān)停發(fā)動機，危機飛行安全。

一個完善的工作系統(tǒng)，不應(yīng)該只有正常工作狀態(tài)下的良好表現(xiàn)，更應(yīng)該具備抗干擾、抗破壞的能力。筆者以為，在上述的系統(tǒng)中，取消滑油壓力指示輸出到發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）顯示時的邏輯判斷，即可大幅提高系統(tǒng)的抗干擾、抗破壞能力。

我們可以模擬幾種情況來表明系統(tǒng)改進(jìn)的效果：

（1）在發(fā)動機滑油系統(tǒng)及各傳感器都正常工作時：發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）顯示發(fā)動機的正常滑油壓力，滑油低壓警告不出現(xiàn)；系統(tǒng)正常。

（2）滑油壓力傳感器出現(xiàn)故障：發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）顯示數(shù)值下降，顯示值顯現(xiàn)黃色或紅色以提醒飛行員。如果我們假定發(fā)動機是工作正常的，那么滑油壓力低壓信號器是不會作動的，這是不會出現(xiàn)“L（R） ENG OIL LOW PRESS”，飛行人員可以據(jù)此判斷是滑油壓力傳感器出現(xiàn)故障。

（3）滑油低壓信號器出現(xiàn)故障：發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）出現(xiàn)“L（R） ENG OIL LOW PRESS”警告。如果我們假定發(fā)動機是工作正常的，那么發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）上滑油壓力指示值是正常的（綠色），飛行人員可以據(jù)此判斷是滑油低壓信號器出現(xiàn)故障。

（4）滑油壓力傳感器和滑油低壓信號器同時出現(xiàn)故障：發(fā)動機指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS）出現(xiàn)黃色或紅色滑油壓力值，同時出現(xiàn)“L（R） ENG OIL LOW PRESS”警告。在這種情況下，飛行員將只能關(guān)停發(fā)動機。但是，畢竟，兩個傳感器同時失效的概率畢竟是小的。

可以看出，改進(jìn)后的系統(tǒng)可為飛行員提供盡可能多的數(shù)據(jù)以判斷發(fā)動機的真實工作狀態(tài)，可以減少、避免兩個傳感器的互相干擾，可以提高發(fā)動機滑油壓力傳感指示系統(tǒng)的可靠性，可有效減少發(fā)動機空中停車率，更好的保障飛行安全。