某型發動機放油開關漏油故障分析和改進研究

黎美華

摘 要：某型發動機滑油系統用于潤滑機件、降低溫度、降低銹蝕以及液壓控制等，是保障發動機正常運轉的重要組成部分，若滑油系統附件漏油，將導致滑油量異常下降，影響發動機工作安全，給飛行員帶來巨大心理壓力，造成飛行安全。本文著重探討滑油系統放油開關異常漏油故障分析以及后續改進方案。

關鍵詞：發動機;滑油消耗量大;改進研究

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0084-03

1 故障現象

2019年，某用戶執行轉場飛行時，空中機械師報告發動機滑油量異常下降，外部觀察有大量油霧，觀察發動機滑油壓力、轉速、排溫、振動值等其他參數無異常，機組按照滑油量異常下降特情處置程序，降高返航，返航過程中出現滑油量低告警，滑油箱滑油剩余量29升，飛機安全著陸。

2 現場排查

2.1 飛參判讀

判讀該場次發動機參數，除滑油量異常外，其他參數無異常。

00：29：10，飛機離地，該發滑油量為52.4L，另一發滑油量為54.7L。

00：33：53～00：39：46，兩發滑油量變化趨勢相近。

00：39：47～00：59：58，該發滑油量由40.8L降至35.0L，另一發滑油量基本不變，高度由3437m上升至7800m。

00：59：59～01：13：01，該發滑油量由35.0L降至29.8L，另一發滑油量基本不變，高度由7800m下降至2019m。

01：19：18，飛機著陸，該發滑油量為27.8L，另一發滑油量為44.1L。

01：21：33，兩發停車，該發滑油量為29.0L，另一發滑油量為44.6L。

2.2 外觀檢查

檢查發動機蒙皮外部有明顯滑油痕跡，底蒙皮內積有滑油，檢查滑油管路無摩擦滲漏，無破損和明顯漏油痕跡，檢查各滑油夾布膠管卡子無松動。

檢查燃燒室中后軸承回油濾放油開關處有大量滑油跡。放油開關與機匣結合面滴油，放油開關保險標記刻線對齊。放油開關與油濾底座保險完好。

2.3 試車檢查

更換新密封墊片，復裝原放油開關，清潔發動機，添加滑油。

冷轉發動機兩次，檢查無異常。

試車20分鐘，關車后檢查發現燃油調節器、中后軸承回油濾底座、放油開關、燃油輸油管、個別電纜有油跡，滑油量消耗無異常。

機組再次清潔發動機油跡，試車30分鐘，關車后檢查無油跡，滑油量消耗無異常。

更換新放油開關后，地面試車檢查無異常。

2.4 現場排查結論

根據外觀檢查情況，判斷滑油從放油開關處泄漏，泄漏點為放油開關放油口或放油開關與機匣接合面處，將封嚴墊圈和放油開關分別返承制廠檢查。

3 產品結構及原理[1]

某型發動機放油開關安裝在燃燒室機匣上，用于將發動機和燃燒室中后軸承腔內的滑油放出，安裝位置如圖1。

3.1 產品結構（如圖2）

3.2 產品原理

當需要放油時，提拉手柄，將手柄與聯節軸上的棘齒脫開，逆時針旋轉手柄，手柄帶動活門組件活動，活門打開，開始放油;放油結束需要關閉產品時，順時針擰緊產品手柄，松開手柄，手柄在彈簧的作用下與聯節軸接觸，并通過棘齒實現自鎖。產品原理如圖3。

4 返廠檢查和試驗情況

4.1 故障封嚴墊圈返廠檢查

外觀檢查：將該鋁墊在電鏡下放大檢查，鋁墊表面未見異常。鋁墊整圈靠外側均存在寬約2mm的壓痕，壓痕均沿周向方向，整周均勻、平整、連續不間斷，見圖4。

4.2 故障放油開關返廠檢查

選用故障放油開關和另外3件使用時間分別為125h、1126h、1500h的放油開關進行分解檢查，故障放油開關活門頭硫化橡膠存在老化、變硬現象，在凸臺R角位置存在多條周向裂紋，其中長約2mm、深約0.03mm的裂紋共6條，初步判斷為應力老化開裂。其余放油開關檢查未見異常。硫化橡膠裂紋形貌如圖5所示。

4.3 試驗情況

選用故障放油開關及另外3件使用時間分別為125h、1126h、1500h的放油開關，模擬外場工作環境[2]，在壓力 0.1～0.3MPa、滑油溫度60～70℃、保持3～5min條件下，進行密封性試驗，情況如下：

（1）封嚴墊圈換新并正常擰緊情況下，復裝后的故障放油開關放油口最大滲漏量0.498L/min。其他3件放油開關放油口均無滲漏。

（2）不裝鋁墊并保留鋁墊間隙情況下，用4件放油開關進行試驗，放油開關與回油濾殼體結合面（封嚴墊圈位置）輕微滲漏，最大滲漏量1.33ml/min。

（3）故障放油開關在不同壓力和溫度下均出現滑油滲漏現象，且隨著滑油壓力和溫度的升高，放油口滲漏量逐漸增大，最大滲漏量為295ml/min。

通過故障件返廠檢查和試驗，判斷滑油從放油開關放油口處泄漏。

5 故障分析

放油開關放油口滲油原因為活門頭硫化橡膠密封不良，針對活門頭硫化橡膠密封不良建立故障樹。活門頭硫化橡膠密封不良故障樹如圖6所示。

X1：分解故障件，對活門硫化橡膠面進行檢查，未見明顯損傷和豁口，但發現微小裂紋，微小裂紋不會導致活門橡膠密封不良，該因素排除。

X2：復查故障放油開關和其他同批次產品活門頭橡膠硫化過程，所有加工記錄齊全，實測值均合格，無超差代用和材料代用情況，該因素排除。

X3：活門頭硫化橡膠實際工作環境溫度為148℃，而產品技術協議明確的環境溫度為-60℃～120℃，該因素無法排除。

X4：活門頭橡膠材料為5180丁腈橡膠耐介質溫度為 -60℃～100℃，低于技術協議中溫度范圍，更低于實際環境工作溫度，該因素無法排除。

綜上所述，活門頭硫化橡膠密封不良原因：放油開關活門頭橡膠因材料和未考慮實際工作介質溫度因素，造成活門頭硫化橡膠老化、開裂。

6 改進方案和試驗

在考慮功能性需求、物理需求、接口需求、互換性和防差錯需求、環境適應性需求、通用質量類需求等，采用以下改進方案：將活門頭硫化橡膠材料更改為FM-2D[3]，該材料耐介質溫度為-60℃～200℃，能滿足產品技術協議和實際工作介質溫度要求。其他接口尺寸不變。

試制4件活門頭硫化橡膠為FM-2D的改進產品（編號SY001、SY002、SY003、SY004）并進行試驗考核，試驗結果見表1。

經試驗驗證，活門頭密封橡膠改為FM-2D能滿足介質溫度要求和密封性要求。目前改進件正在隨發動機進行長試，已通過300小時加速模擬考核，后續經外場領先使用后，可批量裝機使用。

參考文獻

[1] 某型發動機技術說明書[K].2018.

[2] 某型發動機維修手冊[K].2018.

[3] 航空材料手冊[K].1996.