某型渦軸發動機軸承腔漏油故障分析研究

楊家旺

摘 要：某型渦軸發動機A軸承腔在地面試驗中多次出現漏油故障，本文首先對滑油系統工作原理進行介紹，對故障進行分析，建立故障樹，從分解檢查、設計復查和串裝試驗三個方面對故障樹底事件逐一排查，確定回油路節流和封嚴失效是造成漏油的原因，提出整改措施并進行試驗驗證，提供了一種內管路滑油系統排故思路和方法。

關鍵詞：航空發動機;漏油;故障分析

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0053-02

滑油系統是航空發動機的重要工作系統，它為發動機轉動部件提供潤滑和冷卻，是發動機長時間正常運轉的保證[1][2]。

隨著航空發動機技術的發展，滑油系統流路設計逐步融入部件結構中，很大程度上減少了滑油外部管路數量，但同時也增加了滑油系統的結構復雜性，滑油系統一旦出現故障，排故難度將大大增加。

某型渦軸發動機（以下簡稱發動機）滑油系統由供油子系統、回油子系統和通風子系統組成。發動機滑油系統工作流程為：滑油箱→滑油泵（增壓級）→滑油濾→各潤滑部位（附件傳動箱、前軸承腔（A腔）、燃氣渦輪軸承腔（B腔）、動力渦輪軸承腔（C腔））→滑油泵（回油級）→磁性屑末檢測信號器→燃滑油散熱器→空氣散熱器→滑油箱，如圖1所示。

A軸承腔有A前、A后兩條回油路，回油管路均布置在機匣內部，機匣間通過兩端帶密封膠圈的套管連接。其回油流程為：前機匣→渦流機匣→主機匣→附件機匣→滑油泵A前、A后回油級→總回油路→滑油箱。

本文以發動機試驗過程中出現A軸承腔漏油故障為例，對內管路滑油系統的排故思路和流程進行詳細介紹和總結，可供其它發動機借鑒。

1 故障現象

某型發動機在首次裝配上臺的科研試車過程中多臺出現A軸承腔漏油故障，故障現象具有以下特點：

（1）A軸承腔滑油回油溫升（回油溫度與供油溫度的溫差，簡稱回油溫升）首先快速升高，隨后滑油供油溫度（簡稱滑油溫度）快速升高，滑油溫度升高一段時間后，A軸承腔出現滑油泄漏，A腔回油溫升在2分鐘內快速上升了約20℃以上，同時滑油溫度快速上升至120℃以上;（2）故障多出現在發動機運行的低狀態（地慢和空慢狀態）;（3）滑油回油至油箱時油液中一般含大量氣泡。

2 故障分析和排查

根據故障現象和滑油系統運行原理，建立A腔漏油故障樹，從發動機分解檢查、設計復查和串裝試驗三個方面，對故障樹的底事件進行逐項排查。

2.1 故障樹

以A軸承腔漏油為頂事件，建立故障樹（圖2），從封嚴失效、供油過量、回油不暢三個方向查找故障原因。

2.2 故障原因

對故障樹底事件進行逐項排查，確定故障原因如下：

（1）主機匣、前機匣、渦流機匣和附件機匣內滑油回油管路存在節流;（2）附件機匣與主機匣安裝接合面之間干涉，且存在裝配不當，致使機匣間的滑油管路連接套管封嚴失效;（3）機匣間滑油管路套管密封膠圈實際壓縮量不足，會導致回油管路漏氣。

2.3 故障機理分析

回油管路節流、封嚴失效和漏氣都會較大程度上降低A腔回油泵的回油能力，引起A腔回油不暢，最終導致腔內積油，油液在高速轉動軸承的攪動下產生較多熱量，導致A腔回油溫升和滑油溫度快速升高，積油達到一定量后，滑油通過封嚴間隙向外泄漏。

故障大多出現在發動機低狀態，是因為低狀態時，回油泵轉速低，回油能力較弱，且軸承腔內壓力為負壓，不利于滑油回油，管路節流和漏氣更容易導致系統回油失效;發動機處于大狀態，回油泵轉速高，回油能力充足，且軸承腔壓力為正值，有利于系統回油，在一定程度上能克服管路節流和漏氣對系統回油的影響。

故障發動機滑油回油箱時帶有大量氣泡，是因為密封失效導致回油泵抽氣，氣體隨油液回到油箱的結果。

3 故障排除措施及試驗驗證

3.1 故障排除措施

針對故障原因，從裝配工藝、零件質量及驗收試驗三個方面制定以下整改措施：

（1）調整裝配工藝，制定裝配細則，保證裝配精度;（2）更換壓縮量合適的膠圈，并在機匣接合面之間增加涂膠工藝，增加密封性能;（3）進行設計復查，提高零件鑄造、加工精度;（4）增加相關部件裝機前滑油流量試驗，通過試驗提前發現問題。

3.2 試驗驗證

為驗證措施的有效性，在9臺故障發動機上實施了整改措施，這些故障發動機在更換膠圈、機匣接合面涂膠并實施了新的裝配工藝后，故障消除，發動機工作正常。

4 結語

通過排查，確定渦流機匣與前機匣、附件機匣與主機匣之間接合面密封失效、機匣流路回油節流和膠圈壓縮量不足是造成漏油的主要原因。針對故障原因，制定整改措施，嚴格控制零部件的加工、驗收以及裝配工藝，排故措施的有效性在9臺故障發動機上得到了驗證。

本文的排故思路和措施，可為該型號后續研制及其它型號核心機的研制提供參考。

參考文獻

[1] 孫護國，霍武軍，于海濱.航空發動機滑油系統監控與診斷技術[J].航空科學技術，2000（4）：23-24.

[2] 李國權.航空發動機滑油系統的現狀及未來發展[J].航空發動機，2011，37（6）：49-52.