某型高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力低故障分析*

劉愛(ài)中，陳淑仙，尚永鋒，李世林

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院航空工程學(xué)院，四川廣漢 618307）

0 引言

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的主要功用是為發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、齒輪等部件提供潤(rùn)滑和冷卻，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)可靠工作。正常工作時(shí)，滑油壓力在一定程度上反映了供往發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油量，它是決定潤(rùn)滑和冷卻效果的關(guān)鍵因素之一，滑油壓力需維持在一定的范圍內(nèi)才能保證可靠潤(rùn)滑和冷卻，因此現(xiàn)代飛機(jī)通常需要監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力。滑油壓力異常是發(fā)動(dòng)機(jī)使用中出現(xiàn)較多的滑油系統(tǒng)故障[1-5]，滑油壓力過(guò)高，則容易損壞管路接頭；滑油壓力過(guò)低則供油量少，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑冷卻不足，可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)壽命下降，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。因此在發(fā)動(dòng)機(jī)使用和維護(hù)過(guò)程中有必要對(duì)滑油壓力異常狀況給與足夠的關(guān)注。

本文針對(duì)某型高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，分析其滑油系統(tǒng)工作原理，在此基礎(chǔ)上分析滑油壓力低故障原因，并給出排故方案。

1 滑油系統(tǒng)的基本工作原理

某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)包含滑油儲(chǔ)存、滑油分配和滑油指示三個(gè)系統(tǒng)。

滑油儲(chǔ)存系統(tǒng)的主要部件是滑油箱，主要功用是儲(chǔ)存發(fā)動(dòng)機(jī)滑油，滑油箱上有油量觀察窗、油量傳感器、加油口，滑油箱分別與供油管、回油管和通氣管路相連。

滑油分配系統(tǒng)包含三個(gè)子系統(tǒng)，即供油、回油和通風(fēng)系統(tǒng)，如圖1所示。在增壓泵的作用下，滑油從滑油箱流出，經(jīng)防漏活門(mén)至增壓泵，增壓后滑油流過(guò)供油濾，然后分三路分別供往發(fā)動(dòng)機(jī)前收油池和轉(zhuǎn)換齒輪箱、后收油池、附件齒輪箱。在回油泵的作用下，各路滑油首先經(jīng)過(guò)各自的磁屑探測(cè)器和回油泵，然后流經(jīng)共用的回油濾組件、伺服燃油加熱器、主燃油/滑油熱交換器回到滑油箱。通氣系統(tǒng)的主要部件是通氣管路和油氣分離器。滑油箱通過(guò)通氣管路連通前收油池，齒輪箱通過(guò)內(nèi)部氣路連通前收油池。前、后收油池分別通過(guò)一個(gè)油氣分離器將分離后的空氣通至低壓轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的中央通氣管，空氣在該管路后端通過(guò)火焰阻燃器后通至發(fā)動(dòng)機(jī)排氣錐體內(nèi)部，然后通至機(jī)外。

圖1 某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油分配系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油指示系統(tǒng)監(jiān)控滑油箱油量、滑油壓力、滑油溫度、滑油油濾狀況，并在駕駛艙顯示這些信息。

2滑油壓力指示及低壓警告

滑油壓力由傳感器測(cè)量，并在公用顯示組件（CDU）上顯示。實(shí)際測(cè)量和顯示的滑油壓力是滑油供油泵出口（前收油池/轉(zhuǎn)換齒輪箱供油管）和轉(zhuǎn)換齒輪箱內(nèi)部通氣之間的壓力差。

CDU同時(shí)以垂直指示器和數(shù)字指示器顯示左、右發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油壓力，以磅/英寸2(PSI)為單位，如圖2所示。垂直指示器上有兩個(gè)分度線，上面為琥珀色，下面為紅色。琥珀色區(qū)為滑油壓力的警戒值，當(dāng)滑油壓力低至琥珀色區(qū)域，數(shù)字、數(shù)字方框和指針都變?yōu)殓晟蕴嵝褭C(jī)組注意。紅色分度線為滑油壓力極限值，如果滑油壓力低至紅色區(qū)，數(shù)字、方框和指針均變?yōu)榧t色的，此時(shí)滑油壓力超出極限范圍。圖2（a）為滑油壓力正常時(shí)的指示，圖2（b）為右發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力低的指示情況。

在駕駛艙公用顯示組件上，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還有一個(gè)滑油壓力低警告燈，當(dāng)滑油壓力高于紅線值，該指示燈處于熄滅狀態(tài)；當(dāng)滑油壓力到達(dá)紅區(qū)，該指示燈開(kāi)始閃爍，閃爍10秒后若滑油壓力仍在紅區(qū)，則該指示燈保持常亮。在起飛和著陸期間，滑油壓力低指示燈的閃爍會(huì)受到抑制，防止干擾機(jī)組的操作注意力。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，滑油壓力低于警戒值或極限值是正常現(xiàn)象，因此起動(dòng)時(shí)EEC會(huì)防止滑油壓力指示變?yōu)殓晟蚣t色。

圖2 滑油壓力指示

圖3 滑油壓力范圍

正常滑油壓力范圍是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而變化的，圖3給出了滑油壓力的正常范圍、警戒范圍隨發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（N2）的變化情況，圖3中的琥珀色區(qū)和紅色區(qū)與滑油壓力指示器上的琥珀色和紅色分度線對(duì)應(yīng)。

準(zhǔn)備起飛時(shí)，若滑油壓力低至琥珀色區(qū)，則不能滿(mǎn)足起飛功率的需要，因此不能起飛，必須滑回檢查；飛行中，若滑油壓力在琥珀色區(qū)，機(jī)組需密切監(jiān)控滑油壓力和滑油溫度。無(wú)論是準(zhǔn)備起飛時(shí)還是空中巡航時(shí)，只要滑油壓力低至紅色區(qū)，機(jī)組必須執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)程序，防止發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

3 故障原因分析及排故程序

通常滑油壓力低至紅區(qū)（≤13PSI）時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)允許在起飛或巡航功率工作的最長(zhǎng)時(shí)間是10 s，允許在慢車(chē)功率工作的最常時(shí)間是30 s。當(dāng)超過(guò)這個(gè)時(shí)間限制時(shí)，必須更換發(fā)動(dòng)機(jī)并將換下的發(fā)動(dòng)機(jī)返廠維修。若沒(méi)超過(guò)這個(gè)時(shí)間限制，或滑油壓力僅在琥珀色區(qū)，則可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行排故。

由于滑油壓力傳感器感受的是供油壓力和通氣壓力的壓力差，因此滑油壓力低可能是由于供油壓力過(guò)低或通氣壓力過(guò)高造成。根據(jù)前文對(duì)滑油系統(tǒng)工作原理的分析，可能造成滑油供油壓力低的因素主要有滑油箱油量低、油箱供油口濾網(wǎng)堵塞、供油管路變形和凹陷、供油泵失效等；可能造成滑油通氣壓力低的因素主要有火焰阻燃器堵塞、通氣管路堵塞等。對(duì)以上可能原因的排查，一般遵循檢查工作由易到難、部件可靠性由低到高的順序進(jìn)行，這樣可以更高效地排故，因此還需對(duì)每個(gè)部件的檢查方法進(jìn)行分析。

當(dāng)系統(tǒng)中有堵塞物時(shí)，磁屑探測(cè)器、供油濾、回油濾等部件中均有可能存在碎屑，因此應(yīng)首先檢查排除；油箱油量低，可通過(guò)添加滑油糾正；油箱供油口濾網(wǎng)堵塞的檢查則需要先對(duì)油箱放油，放油后再通過(guò)放油孔對(duì)油箱內(nèi)部進(jìn)行孔探檢查；管路損傷可進(jìn)行目視檢查；油泵裝于潤(rùn)滑組件的殼體內(nèi)，即使失效了也不容易檢查，且油泵的可靠性較高，因此應(yīng)在最后才考慮油泵失效，并直接更換潤(rùn)滑組件；火焰阻燃器堵塞可利用手電筒進(jìn)行目視檢查。根據(jù)以上各部件的檢查方法，綜合考慮檢查工作的復(fù)雜程度和部件的可靠性，排查順序應(yīng)為：磁屑探測(cè)器—供油濾和回油濾—油箱油量—管路—火焰阻燃器—油箱濾網(wǎng)—供油泵。圖4給出了具體的排故流程。

圖4 排故流程圖

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力指示原理及滑油壓力低故障的分析，得到以下結(jié)論：

（1）滑油壓力低的可能原因包括：滑油箱油量低、油箱供油口濾網(wǎng)堵塞、供油管路變形和凹陷、供油泵失效、火焰阻燃器堵塞等；

（2）對(duì)故障原因進(jìn)行排查時(shí)，應(yīng)遵循工作復(fù)雜性由易到難、部件可靠性由低到高的順序，故某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力低的排故順序?yàn)椋捍判继綔y(cè)器—供油濾和回油濾—油箱油量—管路—火焰阻燃器—油箱濾網(wǎng)—供油泵。

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