張蕊 李旺

摘 要：本文介紹了某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度超限故障現(xiàn)象，根據(jù)滑油系統(tǒng)工作流程，建立滑油溫度超限故障樹(shù)。對(duì)滑油溫度超限原因進(jìn)行逐層剖析，并結(jié)合分解檢查和試驗(yàn)手段對(duì)滑油溫度超限展開(kāi)詳細(xì)的分析，最終查明滑油溫度超限的原因?yàn)榛拖鋬?nèi)存在異物。針對(duì)故障原因，采取了相應(yīng)的糾正措施，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，排除了故障。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);滑油溫度超限;故障分析

中圖分類(lèi)號(hào)：V263.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）13-0045-02

0 引言

某型發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)使用過(guò)程中，滑油溫度超溫穩(wěn)態(tài)達(dá)到134℃。本文介紹了該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高的故障現(xiàn)象，根據(jù)滑油系統(tǒng)工作流程，建立滑油溫度高故障樹(shù)，結(jié)合分解檢查、串裝試驗(yàn)對(duì)滑油溫度高展開(kāi)了詳細(xì)的分析，最終查明滑油溫度高的原因，并制定糾正措施，保證外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。

1 問(wèn)題描述

發(fā)動(dòng)機(jī)在外場(chǎng)使用時(shí)，滑油溫度超溫，穩(wěn)態(tài)溫度達(dá)到134℃，已超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)使用限制值，飛行員迅速返航，本次飛行共約22分鐘，檢查滑油油面，發(fā)現(xiàn)滑油量減少了約1L。

2 外場(chǎng)檢查情況

外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)進(jìn)行了檢查，檢查情況為：尾噴管、流道內(nèi)無(wú)滑油，放氣活門(mén)無(wú)油跡，鼓風(fēng)機(jī)處無(wú)漏油，磁性屑末檢測(cè)信號(hào)器無(wú)金屬屑，滑油濾機(jī)械指示器未彈出。檢查進(jìn)氣機(jī)匣腔（A腔）、燃?xì)鉁u輪軸承腔（B腔）、動(dòng)力渦輪軸承腔（C腔）回油濾網(wǎng)，A、C腔回油濾網(wǎng)無(wú)異常，B腔回油濾網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)少量碳渣及一個(gè)長(zhǎng)約4mm的小彈簧。

3 故障分析

3.1 故障樹(shù)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)滑油具體流程為：由滑油箱→增壓泵→滑油濾→各潤(rùn)滑部位→回油泵→燃滑油散熱器→空氣滑油散熱器→滑油箱[1]。

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高，建立故障樹(shù)，具體見(jiàn)圖1。主要從數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)、散熱系統(tǒng)故障、滑油供油不足、回油不足、軸承腔回油溫度高等五個(gè)方面查找故障原因。

3.2 排故工作及分析

返廠后，為排除B腔回油濾網(wǎng)內(nèi)彈簧對(duì)系統(tǒng)滑油溫度的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)分解至承力機(jī)匣，對(duì)B腔（燃?xì)鉁u輪軸承腔）、C腔（動(dòng)力渦輪軸承腔）碳石墨進(jìn)行分解檢查，發(fā)現(xiàn)后端導(dǎo)流板表面及動(dòng)力渦輪一級(jí)盤(pán)前端面有較多滑油燒焦的積碳粘附物，但無(wú)明顯的滑油泄漏痕跡;承力機(jī)匣上碳密封環(huán)的密封面有一缺口;分解碳密封環(huán)組件，碳密封環(huán)組件的1處壓縮彈簧安裝孔內(nèi)無(wú)壓縮彈簧;其它外觀檢查未見(jiàn)異常。

發(fā)動(dòng)機(jī)原樣復(fù)裝，在車(chē)臺(tái)進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)，滑油壓力正常，滑油溫度最高至85℃，發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)滑油溫度超限故障未復(fù)現(xiàn)，但均比其它發(fā)動(dòng)機(jī)出廠是的滑油溫度高約20℃。

為進(jìn)一步排查滑油溫度高問(wèn)題，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果：（1）對(duì)增壓級(jí)吸油管、回油管路通暢情況檢查，無(wú)異常;（2）供、回油管路無(wú)裂紋;（3）對(duì)滑油泵性能進(jìn)行檢查，性能滿(mǎn)足要求;（4）對(duì)燃滑油散熱器進(jìn)行打壓檢查，無(wú)異常;（5）對(duì)空氣散熱器排氣風(fēng)道進(jìn)行檢查，無(wú)異常;（6）電子控制器、滑油溫度傳感器、電纜返廠進(jìn)行檢查，均無(wú)異常;（7）對(duì)各滑油噴嘴進(jìn)行流量、流向試驗(yàn)，均無(wú)異常。

根據(jù)上檢查結(jié)果可判定滑油溫度高與增壓級(jí)管路、回油管路、燃滑油散熱器、空氣滑油散熱器、數(shù)據(jù)采集、滑油泵、流量偏小相關(guān)的底事件可排除。

為分析碳石墨裝置缺口、B腔濾網(wǎng)內(nèi)存在彈簧對(duì)滑油溫度的影響，更換碳石墨密封裝置進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)，并對(duì)A腔、B腔、C腔回油溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，滑油供油溫度仍偏高，但低于出廠限制值，因此碳石墨裝置位置存在較小缺口、B腔回油濾網(wǎng)內(nèi)彈簧對(duì)滑油溫度的影響較小;各腔回油溫度正常，各軸承腔溫升與科研發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，因此軸承腔內(nèi)的摩擦副無(wú)明顯異常、無(wú)大量封嚴(yán)氣泄漏至軸承腔。

為排查附加傳動(dòng)單元體內(nèi)摩擦副的影響，串裝其它發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)單元體試驗(yàn)，起飛狀態(tài)滑油溫度為86℃，仍偏高，但低于出廠限制值（95℃），因此附件傳動(dòng)單元體內(nèi)的摩擦副正常。

因外場(chǎng)故障未復(fù)現(xiàn)，滑油溫度在可接受范圍內(nèi)，復(fù)裝發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)單元體，更換燃滑油散熱器、空氣散熱器，發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備交付，出廠試驗(yàn)時(shí)，滑油溫度達(dá)到（120～130）℃，外場(chǎng)故障復(fù)現(xiàn)。經(jīng)分析，滑油溫度高可能與發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔內(nèi)部油路堵塞有關(guān)，用內(nèi)窺鏡對(duì)進(jìn)氣機(jī)匣A腔前、A后回油管路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)A前回油管交接處有一積瘤，擋住管徑1/3面積，為驗(yàn)證積瘤的影響，將該進(jìn)氣機(jī)匣串到其它發(fā)動(dòng)機(jī)上試驗(yàn)，滑油溫度正常（60～70）℃，說(shuō)明進(jìn)氣機(jī)匣A腔前回油管存在積瘤對(duì)滑油溫度高沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)。

交付試車(chē)時(shí)，試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)燃滑油散熱器旁通管路的壁溫較高，復(fù)查試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)試車(chē)時(shí)間越長(zhǎng)，滑油溫度越高，且工作狀態(tài)與滑油溫度無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)分析，滑油溫度高可能與燃滑油散熱器旁通活門(mén)打開(kāi)，滑油未經(jīng)散熱器直接至滑油箱有關(guān)，隨著試車(chē)時(shí)間的增加，溫度會(huì)逐漸升高。

在車(chē)臺(tái)更換滑油箱進(jìn)行試驗(yàn)，起飛狀態(tài)滑油降低至73℃，滑油溫度高的問(wèn)題排除。采用內(nèi)窺鏡對(duì)滑油箱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)滑油箱腔內(nèi)從后往前看左邊隔板上有金屬切屑，油紙完全堵住發(fā)動(dòng)機(jī)總回油口，見(jiàn)圖2。

3.3 故障機(jī)理分析

根據(jù)上述分析，滑油箱內(nèi)有多余物，造成回油不暢，回油壓力升高，當(dāng)回油壓力升高到0.15MPa時(shí)燃滑油散熱器旁通活門(mén)打開(kāi)，部分滑油未通過(guò)空氣散熱器和燃滑油散熱器直接流回滑油箱造成滑油溫度高。發(fā)動(dòng)機(jī)出廠試驗(yàn)以及外場(chǎng)使用過(guò)程中，油紙?jiān)诨拖涓舭迳希赐耆氯赜涂?，滑油系統(tǒng)工作正常，直至故障發(fā)生當(dāng)天，在發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)狀態(tài)時(shí)，油紙幾乎完全堵塞總回油口，總回油路油壓快速上升，并達(dá)到燃滑油散熱器旁通活門(mén)的開(kāi)啟壓力，使得大量高溫滑油不經(jīng)過(guò)散熱器散熱直接通過(guò)旁通管路回至滑油箱;其次，總回油路油壓高造成各級(jí)回油泵回油能力下降，A腔內(nèi)的滑油在軸承腔留存，未能及時(shí)抽回到滑油箱。A腔內(nèi)滯留的滑油被高速軸承攪拌后造成大量攪拌熱，使得滑油溫度進(jìn)一步升高。

3.4 滑油箱內(nèi)多余物來(lái)源分析

經(jīng)復(fù)查，滑油箱內(nèi)存在多余物是因?yàn)榱慵庸み^(guò)程中按臨時(shí)資料內(nèi)腔未進(jìn)行灌蠟保護(hù)，加工產(chǎn)生的鋁屑可隨切削液進(jìn)入內(nèi)腔，同時(shí)為防止零件加工時(shí)多余物進(jìn)入到滑油箱內(nèi)，操作人員使用油紙堵住回油口進(jìn)行保護(hù)，油紙是加工過(guò)程中操作人員疏忽掉入滑油箱內(nèi)部，后續(xù)沖洗、清洗時(shí)由于多余物卡在油箱拐角處未能沖出，檢驗(yàn)工序未發(fā)現(xiàn)內(nèi)腔中存在多余物，致使滯留有多余物的滑油箱進(jìn)入裝配。

4 故障定位

該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高是由于滑油箱內(nèi)有多余物，造成回油口堵塞，導(dǎo)致回油不暢，回油壓力升高后，燃滑油散熱器旁通活門(mén)打開(kāi)，大部分滑油未通過(guò)空氣散熱器和燃滑油散熱器直接流回滑油箱所致。

5 糾正措施

為保證之后滑油箱內(nèi)不帶著多余物進(jìn)入裝配，制定糾正措施如下：（1）細(xì)化滑油箱工藝規(guī)程，明確檢驗(yàn)工序使用內(nèi)窺鏡檢查內(nèi)腔多余物;明確從哪幾孔進(jìn)入內(nèi)腔檢查，著重關(guān)注部位等;（2）完善承力機(jī)匣部件的裝配工藝，確保碳密封環(huán)組件正確裝配到位。

6 結(jié)語(yǔ)

本文采用故障樹(shù)分析，并結(jié)合分解檢查與試驗(yàn)分析的方法，對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高故障進(jìn)行逐一排查，查明了發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高的原因，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證排除了故障，同時(shí)制定了糾正措施，保證該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)避免類(lèi)似問(wèn)題發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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