某型航空活塞發動機臺架試車的滑油壓力擺動故障分析

劉興龍 周克家

（1、95988 部隊，吉林 長春130000 2、95935 部隊，黑龍江 哈爾濱150111）

近幾年現代軍事科學技術的發展使現代航空發動機結構較為復雜。活塞發動機長期處于高溫，嚴苛的環境下工作，無法保證在運行過程中不會出現故障，所以在監控發動機運行狀態的情況下應對其采取合理的診斷措施。較為常見的發動機故障就是滑油壓力擺動故障，對整個系統有著非常關鍵得到影響。

1 滑油系統運行結構

在軍事航空活塞發動機內部，滑油系統能夠在發動機內部實現合理的滑油循環，使滑油可以有效傳輸，避免零部件表面過度摩擦，提升零部件的使用壽命。可以為一些受到熱量較大的部件進行散熱。其次，軍事航空發動機滑油還可以當作螺旋槳調速變距的介質。在一般情況下，基于軍事航空活塞發動機內部的特征可以使用壓力潤滑，噴射潤滑和其余潤滑方式進行零件潤滑，還可以為其配備相應的傳感器，對滑油系統內部溫度實時監控，使滑油系統能夠穩定運行[1]。活塞發動機內部滑油循環路線主要從滑油泵進入后通過活門，隨后流入滑油油濾內，進入到活塞發動機各個環節，最后經過蓋上調速器將其注入調速器傳動盒中。而調速器滑油在流入油濾之后還會分成多個油路進入到搖臂室，轉動件和螺旋槳控制油路內，如圖1。

圖1 活塞發動機系統

表1 金屬對滑油的氧化影響

2 活塞發動機臺架試車滑油壓力擺動故障

以某軍事航空活塞發動機為例，對其臺架試車進行驗收，在活塞發動機實際轉速超出1300 轉/min 的時候，內部滑油壓力表指針會處于3-5.5kgf/cm3，而發動機實際轉速表數值在50 轉/min 上下波動，在活塞發動機間歇的時候會出現自動變距的聲響[2]。對其原因進行深入分析，主要是因為活塞發動機滑油壓力及其轉速擺動應該符合技術標準，同時發動機工作性能應滿足參數要求，進而使工作趨于穩定。滑油壓力應與發動機轉速相互協調，活塞發動機在穩定運行的過程中，可以使滑油壓力及其轉速更加穩定，受到滑油壓力影響，若其中存在一個環節出現變化，那么也會對其他性能產生影響。基于當下臺架試車實際運行中滑油壓力，轉速不穩定，還伴隨螺旋槳自動變距故障的情況，導致滑油壓力擺動的因素主要包括滑油泵自身故障，調速器內部故障，前機匣滑油路故障及槳軸襯套漲圈磨損程度較高等，此外，金屬也會影響滑油泵內的滑油氧化情況，如表1。

2.1 滑油泵與進出口壓力之間的關系

滑油泵進出口壓力可以使用R1和R2表示，這時滑油泵出口至滑油壓力傳感器內部的路線以△R 表示，因此這時滑油壓力R0表示為：R0=R2-△R，△R 作為滑油流量Q0，滑油運動速度V及流動阻力Ψ 的函數，那么這時△R 可以表示為△R=f1（Q0，V，Ψ），其中滑油流量Q0屬于滑油泵內部實際供油量和調壓活門Qsj和Qty的差，Q0=Qsj-Qty。

2.2 滑油泵故障

滑油泵可以加速滑油流動，為活塞發動機運行提供支持，保證滑油動力。某活塞發動機內部滑油泵的構成部分主要分為增壓室，齒谷和吸油室，該活塞發動機滑油泵在附件機匣內安裝。在發動機作業的時候，會是導致活塞發動機內部曲軸齒輪經過傳動齒輪的帶動實現滑油泵轉動，同時主動齒輪還可以推動油泵殼體內的齒輪朝著反方向運動。在油泵進口處的齒輪，滑油泵安裝面與殼體能夠形成一個密閉空間，而這一空間就是增壓室。在滑油泵工作的時候，會使吸油室內一些滑油順著齒輪旋轉帶走，導致內部壓力逐漸降低，這時滑油會從收油池內進入吸油室內，與齒輪旋轉方向一致，直至轉動到出口處，實現齒輪咬合。使滑油從齒輪凹陷處擠壓到出口，滑油壓力得到提升，主要是由于滑油在排出的時候因為阻力導致。

2.3 調速器問題

調速器主要分為齒輪式滑油泵，活塞離心式調速結構，調壓閥門和操控結構。在實際工作的過程中可以通過對調速器進行合理調節對滑油壓力進行控制，這時離心式調速結構內部的活塞控制螺旋槳油路會變更[3]。假如調速器實際平衡性較差，那么就無法穩定作業，便會出現滑油壓力擺動的情況。前機匣滑油路故障。因為機匣前端滑油壓力與油路之間的配合交較差，這時會導致調速器內部滑油量進入較少，無法有效運轉，致使調速器內部滑油量不足目，產生調速器間歇供油和滑油壓力擺動的情況。槳軸襯套漲圈磨損。這一故障主要是因為螺旋槳軸部支撐襯套上方漲圈槽內出現臺階，如果相關人員沒有及時發現就會導致漲圈在槽內貼合度降低，在漲圈受力不夠均勻的情況下會造成漲圈變形彎曲，出現接觸不良的情況，降低其密封性，使大距，小距路徑一致，最后調速器會減少對螺旋槳的供油，不能滿足螺旋槳正常作業。這時調速器彈簧位置無法穩定在同一處，也會產生滑油壓力擺動，進而造成轉速擺動[4]。

3 活塞發動機臺架試車滑油壓力擺動故障預防手段

3.1 故障排除方式

造成滑油泵出口壓力不穩定的因素是由于滑油壓力的提升，導致滑油受到油泵齒輪的擠壓與出口反作用力的干擾。因此對滑油泵出口壓力大小產生干擾的主要因素主要包括滑油泵內部滲漏，滑油自身粘度問題，滑油溫度和發動機實際轉速問題。對于滑油泵內部滲漏的問題，可以在其他條件不變的基礎上對滑油泵滑油壓力產生干擾，若滑油內部滲漏越大，那么就會導致滑油壓力減小。而齒輪泵泄露通道主要有三個，在滑油泵齒輪兩端與殼體端蓋之間存在一定的滲漏空隙，這種空隙屬于軸向空隙，這種間隙將油泵高壓腔和低壓腔相連接，從而產生泄露。相關研究實踐表示，齒輪泵內部滲漏量最大的為軸向間隙，占據整體滲漏量的九成。

車臺排查。結合上述故障原因進行分析，可以在試車臺架和臺下對其進行故障排除，在對車臺進行故障排除的時候，應該先對滑油泵尺寸進行檢查，使滑油泵部件尺寸與設備相適配，若存在滑油泵尺寸與設備不適配的情況可以對其進行處理。若不存在部件尺寸不合問題，那么就可以將滑油泵尺寸不適配這一因素排除，說明不是由于這一因素所導致的滑油泄露量增加[5]。其次，對滑油泵調壓活門進行分解，找出其中存在的異常現象，可以對活門進行更換之后進行試車檢查，進行故障排除。最后，可以對機匣前端滑油壓力配合油路實際尺寸進行檢查，若沒有異常現象則可以將這一因素排除。

分解排查。相關人員可以通過將前機匣和其螺旋槳軸上襯套進行分解檢查，分析襯套上漲圈槽周圍是否存在臺階，該發動機內部漲圈周圍沒有出現接觸不良的情況，同時漲圈端面不存在接觸痕跡，漲圈變形情況較為嚴重，密封性較差，同時襯套表面與槳軸著色檢查沒有異常。經過對上述內容分析后可以得知，導致活塞發動機出現試車滑油壓力擺動的主要原因是因為槳軸支撐襯套漲圈出現了臺階，導致漲圈實際變形較為嚴重，無法與槽內貼合，降低了其密封性能，導致滑油系統內部大距油路之間互通，從而對滑油壓力穩定性產生了一定的影響。對此故障排除的時候需要對螺旋槳軸支撐襯套進行更換，檢查其著色，將漲圈重新安裝，為滑油壓力穩定做出保證。

3.2 預防發動機滑油壓力擺動故障的方式

活塞發動機在實際運行過程中滑油壓力與滑油油路情況系統組件工作狀態有著直接聯系，在臺架試車的時候如果滑油壓力參數出現了異常情況，這時就需要對滑油油泵組件及其調速器進行相應的檢查，使其能夠更好地對飛機運行起到輔助作用和預防作用。實際預防措施主要包括使用合格的調速器，進行滑油油路尺寸檢查，進行漲圈尺寸檢查。滑油油泵構件尺寸需要符合運行需要，并在飛行維護的時候進行滑油油泵組件更換。在實際飛行翻修的時候應提升對于調壓活門和油泵配合尺寸的重視，從而為滑油油泵在轉速下的正常參數做出保證。檢查滑油油路和飛機機匣結合面配合情況是否合理，使各個結合面尺寸正常，避免出現滲漏情況。對于臺架試車過程中出現的滑油壓力故障，為了對其有效預防可以在實際檢修的過程中重點檢查漲圈臺階，若發現漲圈槽臺階，就應該立即處理。

結束語

綜上所述，軍事航空中活塞發動機在實際運行過程中其運行穩定性和滑油壓力與轉速有著直接聯系。在出現滑油壓力擺動的時候，就會導致活塞發動機滑油壓力不穩定，轉速不均，影響飛機正常運行。對于這類滑油壓力擺動故障現象的產生主要是因為滑油尺寸超差，調速器內部問題，滑油泵調壓故等，因此在對其處理和維修的時候應該詳細檢查滑油泵情況和調速器性能，進而使滑油路可以與尺寸相配合，進而為活塞發動機的穩定運行做出保證。