鄢駿 王海勇 鄭益民

摘 要：本文介紹了某型發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管漏油故障現(xiàn)象，根據(jù)滑油系統(tǒng)工作流程，建立漏油故障樹(shù)，對(duì)尾噴管漏油故障原因進(jìn)行逐層剖析，并結(jié)合相關(guān)檢查和試驗(yàn)手段對(duì)尾噴管漏油故障展開(kāi)詳細(xì)的分析，最終查明漏油原因。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);漏油;故障分析

中圖分類號(hào)：V235.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）10-0120-04

0 引言

滑油系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要工作系統(tǒng)，為發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件提供必需的潤(rùn)滑和冷卻，是發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證[1]，發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油泄漏在發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)故障中占有相當(dāng)大比例，往往造成直升機(jī)停飛，影響出勤率。某型發(fā)動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)）在某次試飛任務(wù)結(jié)束后，出現(xiàn)尾噴管漏油故障。本文介紹了該發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管滑油泄漏的故障現(xiàn)象，根據(jù)滑油系統(tǒng)工作流程，建立了滑油泄漏故障樹(shù)，并結(jié)合相關(guān)檢查和試驗(yàn)驗(yàn)證手段對(duì)漏油問(wèn)題展開(kāi)了詳細(xì)的分析，最終確認(rèn)了滑油泄漏的原因。在采取了糾正措施后，故障得以排除。

1 故障現(xiàn)象

某型發(fā)動(dòng)機(jī)在某次飛行任務(wù)結(jié)束后，推入機(jī)庫(kù)靜置3h后，發(fā)現(xiàn)尾噴管處有大量滑油泄漏（如圖1）。查閱了發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，滑油壓力、滑油溫度等參數(shù)均正常，也未見(jiàn)滑油泄漏跡象。問(wèn)題發(fā)生后，通過(guò)孔探儀檢查，未發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)流道存在滑油痕跡（如圖2）。

2現(xiàn)場(chǎng)排查情況

問(wèn)題發(fā)生后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)排查，主要是進(jìn)行了發(fā)參數(shù)據(jù)分析、外觀檢查以及內(nèi)部流道檢查，情況如下：

2.1發(fā)參數(shù)據(jù)分析

查閱了發(fā)動(dòng)機(jī)漏油當(dāng)日及前一段時(shí)間的發(fā)參數(shù)據(jù)，并選取了近似狀態(tài)點(diǎn)的滑油系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比（見(jiàn)表1），可見(jiàn)各項(xiàng)參數(shù)均正常，且隨著試飛工作進(jìn)行，未有明顯變化。

2.2外觀檢查

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外觀可視部分進(jìn)行了詳細(xì)檢查：

（1）外部管路、附件結(jié)合面及各個(gè)漏油口接頭，未見(jiàn)異常;

（2）所有滑油外部管路的接頭進(jìn)行緊固檢查，未見(jiàn)松動(dòng);

（3）尾噴管主流道未見(jiàn)漏油痕跡;

（4）尾噴管下方有明顯滑油泄漏，軸承座下方有明顯滑油掛滴，但未見(jiàn)滑油高溫?zé)Y(jié)的情況;

（5）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)全部回油濾網(wǎng)以及磁性屑末檢測(cè)信號(hào)器進(jìn)行了檢查，未見(jiàn)異物，發(fā)現(xiàn)C腔后回油濾密封膠圈目視存在明顯變形;

（6）拆掉C腔后封嚴(yán)蓋板，目視檢查密封膠圈未損壞，但存在明顯變形，且C腔內(nèi)積油明顯偏多（外場(chǎng)條件所限無(wú)法收集）。

2.3內(nèi)部流道檢查

通過(guò)孔探儀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部主燃?xì)饬鞯肋M(jìn)行了詳細(xì)檢查，從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室以及渦輪流道均未發(fā)現(xiàn)滑油泄漏痕跡（如圖2所示）。

3 故障分析

3.1 問(wèn)題定位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查情況可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)滑油參數(shù)正常，各回油濾網(wǎng)及磁堵干凈無(wú)異物，尾噴管泄漏的滑油應(yīng)來(lái)自于C腔泄漏。

3.2 故障樹(shù)分析

現(xiàn)以發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管滑油泄漏為頂事件，開(kāi)展了故障樹(shù)分析[2-7]（如圖3），共梳理出主流道滑油泄漏、C腔石墨密封損壞、C腔回油濾網(wǎng)堵塞等共9個(gè)底事件，并針對(duì)所有的底事件進(jìn)行逐一分析排查。

3.3排故工作及分析

3.3.1主流道滑油泄漏

通過(guò)內(nèi)部孔探儀檢查情況來(lái)看，從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口、壓氣機(jī)流道、燃燒室以及渦輪流道，均未發(fā)現(xiàn)滑油泄漏痕跡，且從尾噴管目視檢查情況來(lái)看，動(dòng)力渦輪葉片上也未見(jiàn)滑油泄漏痕跡，據(jù)此可以排除滑油來(lái)自主燃?xì)饬鞯赖目赡苄?，即排除了故障?shù)中X1出現(xiàn)的可能。

3.3.2石墨封嚴(yán)損壞

C腔前端密封是靠石墨封嚴(yán)環(huán)進(jìn)行密封，屬于動(dòng)密封，如石墨環(huán)損壞，則發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，必然有滑油泄漏到動(dòng)力渦輪的流道內(nèi)，從故障當(dāng)日試車情況來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)、停車過(guò)程中，均未發(fā)現(xiàn)有漏油冒煙的現(xiàn)象，故可排除C腔石墨密封裝置損壞的可能性，即排除了故障樹(shù)中X2出現(xiàn)的可能。

X1-主流道滑油泄漏;X2-C腔石墨密封損壞;X3-C腔后蓋板密封膠圈損傷;X4-C腔軸承座裂紋;X5-C腔管路密封不良;X6-C腔回油濾密封不良;X7-C腔回油濾堵塞;X8-滑油泵回油能力差;X9-B腔漏油口滑油泄漏

3.3.3 C腔后蓋板封嚴(yán)膠圈損壞

分下C腔后蓋板及其密封膠圈，目視情況來(lái)看，該處的密封膠圈未發(fā)現(xiàn)有切邊、缺塊的情況，但存在變形，返廠后對(duì)該密封膠圈重新進(jìn)行了尺寸和材料復(fù)查。

對(duì)換下的C腔后蓋板處的密封膠圈（如圖4）進(jìn)行了尺寸計(jì)量，由于C腔軸承座和C腔后封嚴(yán)蓋板無(wú)法測(cè)量，故壓縮率計(jì)算時(shí)采用設(shè)計(jì)值，詳見(jiàn)表2，通過(guò)測(cè)量的膠圈截面直徑顯示，膠圈存在變形，從壓縮率計(jì)算情況來(lái)看，密封膠圈最小壓縮量為16.5%，低于設(shè)計(jì)要求，其余均在要求范圍內(nèi)。

對(duì)該件實(shí)物進(jìn)行了紅外光譜分析，通過(guò)與氟橡膠的紅外圖譜比對(duì)，二者的吸收峰位置基本一致，均為氟橡膠的特征吸收峰，據(jù)此可判斷密封膠圈材料為氟橡膠，符合設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)實(shí)物復(fù)查可以看出，密封膠圈材料均符合要求，但膠圈存在變形，且最小壓縮量不滿足要求，故暫無(wú)法排除C腔后蓋板密封膠圈變形造成密封不良的可能性，即無(wú)法排除故障樹(shù)中X3出現(xiàn)的可能。

3.3.4 C腔軸承座裂紋

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行目視檢查，未發(fā)現(xiàn)軸承座存在裂紋，此外結(jié)合考慮內(nèi)部余油未持續(xù)泄漏，且地面運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)滑油泄漏，故可排除動(dòng)力渦輪軸承座裂紋的可能性，即排除了故障樹(shù)中X4出現(xiàn)的可能。

3.3.5 C腔滑油管路密封不良

C腔共有3根外部管路從排氣機(jī)匣支板內(nèi)引出，參與C腔的供回油，分別為前回油管、后回油管以及供油管，故障發(fā)生后對(duì)外部管接頭及蓋板位置進(jìn)行了目視檢查，均未發(fā)現(xiàn)滑油泄漏痕跡，另外對(duì)管路連接處進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及滑油掛滴。由此可以排除C腔供回油管接頭密封不良的可能性，即排除了故障樹(shù)中X5出現(xiàn)的可能。

3.3.6 C腔回油濾密封不良

C腔回油共設(shè)置有2個(gè)回油濾，分布為前回油濾和后回油濾，從對(duì)分解下來(lái)的C腔各回油濾膠圈目視檢查來(lái)看，C前、C后回油濾膠圈目視檢查正常，無(wú)缺口，但C腔后回油濾膠圈則存在明顯變形，據(jù)此重點(diǎn)對(duì)C腔后回油濾膠圈開(kāi)展了排查，對(duì)換下的實(shí)物進(jìn)行尺寸測(cè)量，詳見(jiàn)表3，結(jié)果顯示，C腔后回油濾膠圈變形明顯，壓縮率不滿足最低壓縮率要求，如表3所示。

通過(guò)對(duì)裝機(jī)的密封膠圈材料進(jìn)行出廠材料復(fù)查，發(fā)現(xiàn)該裝機(jī)膠圈材料實(shí)際為丁腈橡膠5080，而實(shí)際要求已將材料由丁腈橡膠5080改為氟橡膠F275，廠家未貫徹更改，且丁腈橡膠的耐溫性能較氟橡膠差[8-9]，而該處使用溫度近140℃，臨近丁腈橡膠5080的使用極限溫度，在高溫長(zhǎng)時(shí)間擠壓且長(zhǎng)時(shí)間使用后，密封膠圈存在永久變形。故暫無(wú)法排除C腔后回油濾密封膠圈損壞造成密封不良的可能性，即無(wú)法排除故障樹(shù)中X6出現(xiàn)的可能。

3.3.7 C腔各回油濾堵塞

故障發(fā)生后，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的C腔所有回油濾濾網(wǎng)及磁性屑沫檢測(cè)器的濾網(wǎng)進(jìn)行了檢查，各濾網(wǎng)干凈，未發(fā)現(xiàn)異物，由此可以排除回油濾網(wǎng)堵塞的可能性，即排除了故障樹(shù)中X7出現(xiàn)的可能。

3.3.8 滑油泵回油能力差

故障發(fā)生后，拆下滑油泵，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無(wú)異常磨損，復(fù)查了滑油泵出廠數(shù)據(jù)，性能均滿足要求，且將該臺(tái)滑油泵裝其他發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了試車驗(yàn)證，未出現(xiàn)回油不暢的情況，由此可以排除滑油泵回油能力差的可能性，即排除了故障樹(shù)中X8出現(xiàn)的可能。

3.3.9 B腔漏油口滑油泄漏

發(fā)動(dòng)機(jī)在尾噴管設(shè)置有B腔滑油泄漏口，如B腔漏油口存在滑油泄漏，則會(huì)跟隨尾氣流旋轉(zhuǎn)并分布在整個(gè)排氣筒上，但經(jīng)目視檢查未出現(xiàn)該現(xiàn)象，且漏油口無(wú)滑油泄漏的跡象，由此可以排除B腔漏油口滑油泄漏的可能性，即排除了故障樹(shù)中X9出現(xiàn)的可能。

3.4原因定位

通過(guò)故障樹(shù)分析，并對(duì)可能存在的問(wèn)題原因進(jìn)行逐一排查，可以看出不能排除的底事件有X3、X6，發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管漏油的原因與C腔后回油濾膠圈和C腔后蓋板密封膠圈變形大、膠圈壓縮率變小、造成密封不良有關(guān)。

4 問(wèn)題機(jī)理

根據(jù)故障樹(shù)分析情況，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)工作原理[10]，分析認(rèn)為造成尾噴管漏油的機(jī)理如下： C腔后回油濾密封膠圈長(zhǎng)時(shí)間使用后，變形過(guò)大，壓縮率減小，造成該處密封不良引起C腔回油路進(jìn)氣，導(dǎo)致滑油泵C腔回油效率降低，但由于C腔為多級(jí)回油，回油裕度較大，試車過(guò)程中，軸承腔內(nèi)部輕微積油，發(fā)動(dòng)機(jī)停車后，滑油管路內(nèi)的滑油回流至軸承腔，腔內(nèi)積油量增多，而同時(shí)C腔后蓋板密封膠圈由于長(zhǎng)時(shí)間使用后變形大，局部壓縮率減小，導(dǎo)致密封效果變差，滑油從蓋板處滲出，并沿著軸承座壁面流至最低處，形成尾噴管漏油的痕跡，如圖5。

5 糾正措施及驗(yàn)證情況

5.1 糾正措施

參照使用維護(hù)手冊(cè)排故程序[11]要求更換C腔后回油濾密封膠圈及C腔后封嚴(yán)蓋板的密封膠圈。

5.2 驗(yàn)證情況

采取糾正措施后，發(fā)動(dòng)機(jī)隨直升機(jī)完成地面驗(yàn)證試車、檢飛等全部后續(xù)規(guī)定的內(nèi)容，累計(jì)運(yùn)行約12h，試驗(yàn)過(guò)程中以及試驗(yàn)結(jié)束后，未再出現(xiàn)尾噴管漏油情況，驗(yàn)證試驗(yàn)情況見(jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)束后尾噴管情況如圖6。

6 結(jié)論

本文采用故障樹(shù)分析方法，并結(jié)合相關(guān)檢查與試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管滑油泄漏故障原因進(jìn)行逐一排查，查明了故障原因，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證排除了故障，為該型號(hào)后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)的排故提供了參考，也為型號(hào)研制積累了經(jīng)驗(yàn)。

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