A330 飛機遄達700 發(fā)動機余油口漏油淺析

■ 廖文超/北京飛機維修工程有限公司成都分公司

0 引言

據(jù)統(tǒng)計，國航A330 飛機自引進后余油口滲漏事件多達上百起，圖1 為故障件比例，占比最高的故障原因是潤滑油濾（48%），其次是燃油計量組件（FMU）（17%）和未找到原因（16%）。未找到原因指經(jīng)過再次試車后檢查未發(fā)現(xiàn)繼續(xù)滲漏。根據(jù)表1 中歷年故障件情況分析，飛機引進前幾年滑油濾更換的頻率較高，后幾年FMU 和引射泵的更換頻率高，同時未找到滲漏原因的次數(shù)也增多。

表1 歷年故障件統(tǒng)計

圖1 故障件比例

1 余油系統(tǒng)概述

圖2 所示為動力裝置的余油系統(tǒng)，主要用于：收集和排放某些部件因內(nèi)部封嚴失效而滲漏的燃油、滑油以及液壓油；收集發(fā)動機關(guān)車或啟動失敗而未燃燒的燃油；收集和排放來自吊架、機匣和整流罩的液體。

圖2 余油系統(tǒng)示意圖

相應地，余油系統(tǒng)可分為兩類：

第一類是部件封嚴失效或內(nèi)部故障引起的滲漏，通過不銹鋼管路，匯集到風扇機匣6 點鐘位置的排放桅桿處排出，包括空氣滑油熱交換器、液壓泵、燃油泵、FMU、起動機、整體驅(qū)動發(fā)電機（IDG）、VSV 作動器、燃油排放收集油箱、滑油箱加油口。

第二類具有單獨的排放管，不匯集到排放桅桿，包括吊架、核心整流罩和低壓渦輪區(qū)域。吊架區(qū)域多為燃油管和液壓管的滲漏，有兩根排放管一直延伸到吊架后部。吊架內(nèi)部還有一根排放管連接到發(fā)動機核心段，然后從核心段6 點鐘位置排出。核心整流罩區(qū)域的滲漏來自前軸承腔，源于長時間的慢車、干/濕冷轉(zhuǎn)、洗發(fā)導致的滑油滲漏。低壓渦輪機匣有一根管子連接到尾噴6 點鐘位置，如果發(fā)動機啟動失敗，燃油將在渦輪區(qū)域聚集，然后沿該排放管從尾噴排出機外。

第二類的滲漏原因基本明確，第一類涉及部件較多，滲漏原因相對復雜，本文重點分析第一類余油系統(tǒng)的滲漏，即發(fā)動機排放桅桿處滲漏。

2 封嚴介紹

A320 系列飛機的發(fā)動機余油口常見滑油滲漏，原因多為碳封嚴失效。碳封嚴的作用是防止滑油從附件齒輪箱中順著驅(qū)動軸漏出，封嚴機理是兩個相互接觸的碳面在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下起到封嚴作用。但在湍達700 發(fā)動機上很少出現(xiàn)余油口漏滑油的情況，原因是采用的封嚴方式不同。

該發(fā)動機外部齒輪箱有7 個部件安裝面，內(nèi)部齒輪通過驅(qū)動軸帶動外部安裝部件。中壓壓氣機第8 級（IP8）空氣通過連接到齒輪箱背面的管路提供空氣封嚴（見圖3）。齒輪箱內(nèi)的孔將增壓空氣直接引入到每個安裝面上的雙篦齒式密封。空氣被供應到每個封嚴的中心，發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)后，空氣壓力大于滑油壓力，一部分空氣由封嚴流入齒輪箱以容納滑油。這些空氣與來自發(fā)動機其他氣源的排放空氣混合，并通過油氣分離器排出機外。剩余的另一部分空氣從封嚴的中心流向部件排放口，以防止滑油系統(tǒng)污染。部件排放口的空氣通過管路經(jīng)發(fā)動機底部排放桅桿排出。

圖3 空氣封嚴

3 原因分析

如前所述，齒輪箱采用空氣封嚴，發(fā)動機冷轉(zhuǎn)或長時間低功率運行時，在空氣壓力低于滑油壓力的情況下，可能會有滑油從齒輪箱中流出，匯集到部件和齒輪箱的安裝面。另外，給滑油箱添加滑油時，也可能有滑油從滑油箱加油口溢出。

較低的氣溫導致部件內(nèi)部O 型密封圈收縮，引起輕微滲漏；溫度升高后，密封圈膨脹，滲漏停止。如果溫度長期影響，將使密封圈反復收縮膨脹，最終導致O 型密封圈永久變形，滲漏持續(xù)產(chǎn)生。飛機在定檢長時間停場后，尤其在冬季，第一次起動時發(fā)動機余油口漏油現(xiàn)象會較頻繁，經(jīng)過地面慢車暖車后滲漏通常會停止。AMM 手冊中均有滲漏標準，需要注意的是滲漏標準僅適用余油口，發(fā)動機上的部件及管路接頭不允許任何漏油。如果發(fā)現(xiàn)滲漏超限，更換相應部件即可。

燃油收集油箱排放口的滲漏原因較特殊，下文將區(qū)別于其他部件做詳細分析。

3.1 燃油收集油箱

如圖4 所示，燃油收集油箱的作用是當發(fā)動機關(guān)車或起動失敗后收集燃油總管中多余的燃油，在下次發(fā)動機起動期間，引射泵將燃油送回低壓燃油系統(tǒng)。收集油箱中的燃油將提升浮子活門使其移至打開位置。發(fā)動機起動期間，低壓燃油流經(jīng)引射泵，使引射泵中的局部燃油壓力低于油箱中的壓力。此時單向活門打開，燃油從油箱中流向低壓燃油泵進口。油箱中的燃油減少，直到浮子活門關(guān)閉，空氣被阻止進入燃油系統(tǒng)。單向活門確保燃油不會從管路流到收集油箱中。

圖4 燃油收集油箱

如果引射泵故障，引射泵油濾堵塞或收集油箱內(nèi)部的浮子活門、單向活門故障，將影響正常供油。在發(fā)動機多次起動失敗后，油箱可能充滿。如果收集油箱過滿，燃油將通過余油管排出機外。當發(fā)動機以低于慢車轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，收集油箱的引射泵不會回油，連續(xù)四次濕冷轉(zhuǎn)也會導致排放桅桿處滲漏。

3.2 FMU 排放活門（FMU Dump Valve）

由圖5 可知，排放活門在FMU 內(nèi)部，與增壓及關(guān)斷活門（PRSOV）互聯(lián)。當PRSOV 打開時，排放活門會關(guān)閉；當PRSOV 關(guān)閉時，排放活門會打開。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，PRSOV 打開供油，排放活門關(guān)閉，防止燃油回流到收集油箱；關(guān)車時，PRSOV 關(guān)閉切斷供油，排放活門打開，將管路中未燃燒的燃油回流到收集箱。如果排放活門故障在開位，將導致大量燃油非正常回流到收集油箱，最終因油箱過滿而排出機外。

圖5 排放活門

3.3 潤滑燃油濾

燃油收集油箱中的燃油在下一次發(fā)動機起動時會通過油箱底部的引射泵注入低壓燃油泵進口。但收集油箱并沒有被增壓，而引射泵采用高速低壓原理，通過在管道內(nèi)產(chǎn)生高速油流，在中央引射油管產(chǎn)生低壓，從而將燃油吸出，因此需要提供引射流。從圖6 看出，從低壓燃油泵出口引出一根獨立的管路到收集油箱，這股燃油要先經(jīng)過潤滑油濾。由圖7 看出，從該油濾出來的燃油還有一部分流回，為燃油泵軸承提供潤滑，因此該油濾稱為潤滑油濾。需要注意的是，發(fā)動機干冷轉(zhuǎn)時，雖然未供油，但活門也需要打開，以提供該環(huán)路潤滑燃油泵的燃油。

圖6 燃油系統(tǒng)

圖7 燃油泵內(nèi)部圖

如果潤滑油濾出現(xiàn)堵塞，提供引射流的供壓管路會被切斷，燃油收集油箱中的燃油就無法進入燃油供油管路，最終導致油箱過滿溢出。空客排故手冊中提到，飛行時間少于2000h 的新交付飛機燃油泵上的潤滑油濾堵塞可能導致排放桅桿處排放油箱端口有燃油泄漏，這也解釋了表1 統(tǒng)計結(jié)果中飛機引進前幾年潤滑油濾更換頻率高的原因。

4 排故建議

余油總管連接到發(fā)動機的各個重要部件，同時在排放桅桿有對應部件的詳細標注，可以大致判斷出故障點。從圖2 可以看出，兩個VSV 作動器、AOHE和FMU 連接至同一排放口，IDG 和起動機連接至同一排放口。但每個作動器、AOHE 和IDG 的排放管都有一個收集器，作用是更好地檢測滲漏源。如果發(fā)生滲漏，收集器可容納部分油液，可通過檢查收集器中的液體來識別相應的缺陷部件。如果仍無法確認滲漏來源，可從排放桅桿處脫開余油管，在管路端口包裹口袋，然后試車收集漏油。

對于滑油部件IDG 和起動機余油口滲漏的滑油，在無法準確判斷是齒輪箱滲漏還是部件滲漏時，可先運轉(zhuǎn)發(fā)動機10min 后再檢查，或通過查看發(fā)動機的滑油消耗率來確定，必要時可拆下IDG或起動機進行檢查。

對于收集油箱排放口的滲漏，如果是在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生的，對未執(zhí)行SB 73-F174 的FMU，可先清潔排放活門，仍然滲漏的可更換FMU。對于執(zhí)行了SB 73-F174 的FMU，可直接更換FMU。如果滲漏是在發(fā)動機關(guān)車后發(fā)生，且飛行時間少于2000h，應先考慮潤滑油濾堵塞的可能。如果大于2000FH，應首先考慮收集油箱下部引射泵故障；如果滲漏持續(xù)，再考慮FMU 排放活門故障；如果換件后故障現(xiàn)象依舊，則考慮收集油箱內(nèi)部故障。如果故障仍無法排除，則考慮燃油泵本體損壞的可能。

更換收集油箱或引射泵后，需要特別注意因油箱內(nèi)部為空，必須監(jiān)控發(fā)動機4 次運轉(zhuǎn)正常才能確認故障排除成功。

5 結(jié)束語

本文闡明了發(fā)動機余油系統(tǒng)的滲漏來源及可能原因，并結(jié)合理論與實際案例給出經(jīng)驗總結(jié)，列出了重點注意事項，供今后排故時參考。本文僅提供參考思路，實際工作中應結(jié)合具體故障現(xiàn)象，對系統(tǒng)進行更加全面的分析，以便能更快地確定故障并解決問題。