渦軸發(fā)動機(jī)滑油中斷試驗淺析

劉明春 趙建煒 楊建豐

摘 要：以某渦軸發(fā)動機(jī)滑油中斷試驗為例，提出一種適合的試驗方法，并對該型發(fā)動機(jī)不同軸承狀態(tài)下幾次滑油中斷試驗進(jìn)行分析研究。通過對幾次滑油中斷試驗中發(fā)動機(jī)參數(shù)變化的分析，總結(jié)該類試驗可能存在的現(xiàn)象，采取的應(yīng)對措施。本文提出的滑油中斷方法和試驗注意事項，對該類試驗的開展有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：渦軸發(fā)動機(jī)；滑油中斷

航空發(fā)動機(jī)作為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，滑油對軸承起著潤滑、冷卻以及帶走軸承腔中磨粒的作用，所形成的油膜在一定程度上還有緩沖減震的效果。發(fā)動機(jī)在運行過程中遭遇故障、機(jī)動飛行、重復(fù)的瞬間負(fù)過載飛行、不正確使用等因素時，其內(nèi)部齒輪和軸承立即進(jìn)入無潤滑的極其惡劣的工作環(huán)境，齒輪和軸承等傳動元件摩擦副產(chǎn)生的大量摩擦熱使傳動系統(tǒng)內(nèi)部零部件的溫度隨時間延長而急劇上升，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失效。因此，在研制階段對發(fā)動機(jī)進(jìn)行滑油中斷試驗驗證其是否具有設(shè)計要求的干運轉(zhuǎn)能力是十分必要的。

1 問題分析及方案設(shè)計

有些發(fā)動機(jī)滑油管路為外部管路，通過改造其外部滑油路達(dá)到滑油通斷的效果。有些發(fā)動機(jī)，本身結(jié)構(gòu)集成度高，在滑油箱與滑油泵附件之間沒有外部管路。為了滿足試驗要求，達(dá)到試驗?zāi)康模囼炘O(shè)備需做相應(yīng)改造。

發(fā)動機(jī)在研制過程中，由于狀態(tài)變化，滑油中斷試驗一般要進(jìn)行多次，且每次試驗都存在很大的不確定性，屬于高風(fēng)險試驗項目。試驗過程中對數(shù)據(jù)的及時判斷和操作應(yīng)對對試驗的成敗至關(guān)重要。

2 試驗方法

對擬開展滑油中斷的發(fā)動機(jī)進(jìn)行調(diào)試試驗，檢查發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性，性能錄取試驗結(jié)束后取適當(dāng)滑油做光譜分析，清理磁性屑末檢測信號器，更換滑油濾濾芯。

起動發(fā)動機(jī)，在到達(dá)規(guī)定狀態(tài)后停留3分鐘，然后切換斷油電磁閥，中止滑油箱向發(fā)動機(jī)供滑油，同時滑油泵增壓級進(jìn)口通大氣，在此狀態(tài)保持30秒。滑油中斷30s后，立即恢復(fù)正常供油，在該狀態(tài)停留3分鐘后逐步降低發(fā)動機(jī)狀態(tài)進(jìn)行剩余試驗直至滑油中斷試驗完成。試驗結(jié)束后檢查磁性屑末檢測信號器和滑油濾芯，并取50ml滑油做光譜分析。

3 歷次試驗情況分析

某發(fā)動機(jī)在研制過程中，由于軸承狀態(tài)變化曾進(jìn)行過數(shù)次滑油中斷試驗，就其中3次較典型試驗情況進(jìn)行介紹。

3.1 裝狀態(tài)1軸承

發(fā)動機(jī)裝國產(chǎn)狀態(tài)1軸承進(jìn)行滑油中斷試驗，發(fā)動機(jī)在完成校準(zhǔn)和試驗準(zhǔn)備工作后，開展滑油中斷試驗。發(fā)動機(jī)至中間功率狀態(tài)運行3min，然后接通斷油裝置電源（滑油壓力2.5s下降到負(fù)值），約10s時發(fā)動機(jī)振動開始增大，迅速下拉發(fā)動機(jī)狀態(tài)。下拉過程中出現(xiàn)導(dǎo)葉不跟隨，引起發(fā)動機(jī)喘振，振動增大加劇。試驗狀態(tài)曲線見下圖1。

3.2 裝狀態(tài)2軸承

發(fā)動機(jī)在完成校準(zhǔn)和試驗準(zhǔn)備工作后，開展滑油中斷試驗。發(fā)動機(jī)至中間功率狀態(tài)運行3min，然后接通斷油裝置電源（滑油壓力2.5s下降到負(fù)值），終止滑油箱向發(fā)動機(jī)供滑油，同時滑油泵增壓級進(jìn)口通大氣，保持31s，在試驗過程中發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定，振動無明顯異常。滑油中斷31s后，立即恢復(fù)正常供油（滑油壓力2s恢復(fù)到正常），繼續(xù)在中間功率狀態(tài)運行3min，并完成后續(xù)試驗內(nèi)容，發(fā)動機(jī)通過試驗，試驗狀態(tài)曲線見下圖2。

3.3 裝狀態(tài)3軸承

發(fā)動機(jī)裝狀態(tài)3軸承開展滑油中斷試驗，中斷約10S后振動突然增大，聲音低沉。迅速恢復(fù)供油，發(fā)動機(jī)振動有所下降，振動穩(wěn)定后下拉發(fā)動機(jī)狀態(tài)，試驗中止。試驗狀態(tài)曲線見下圖3。

4 結(jié)論

根據(jù)數(shù)次滑油中出現(xiàn)的狀況，可總結(jié)一下結(jié)論，供后續(xù)滑油中斷試驗參考：

（1）開展滑油中斷試驗前，增加斷油裝置考核內(nèi)容，確保斷油和恢復(fù)供油的可靠性。

（2）滑油中斷試驗過程，如果發(fā)生振動超限異常情況，先恢復(fù)發(fā)動機(jī)滑油供給。恢復(fù)滑油供給后，發(fā)動機(jī)振動回落到正常限制范圍內(nèi)后正常停車。若恢復(fù)滑油供給后，發(fā)動機(jī)振動沒有下降，再采取緊急停車措施。

（3）斷油時擠壓油膜阻尼器減震效果減弱，中斷滑油供給后，振動有所增大是合理現(xiàn)象。若滑油中斷試驗期間振動速度總量無發(fā)散趨勢，且處于瞬態(tài)限制值之內(nèi)則不影響滑油中斷實驗的進(jìn)行。

（4）滑油中斷試驗存在很大的不確定性，需有完善的應(yīng)急預(yù)案。

參考文獻(xiàn)：

[1]張寶誠.航空發(fā)動機(jī)試驗和測試技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[2]陳益林.航空發(fā)動機(jī)試車工藝[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2010.