劉興龍 張 文

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

航空活塞發(fā)動機由于工作性能穩(wěn)定、動力足夠、巡航油耗低等特征在實際生活當(dāng)中得到了廣泛的運用，尤其是在輕型、通航飛機上。當(dāng)前，我國航空領(lǐng)域內(nèi)得到了蓬勃的發(fā)展，促進了航空活塞發(fā)動機的快速發(fā)展，當(dāng)前市場需求也在不斷攀升。在發(fā)展的背景下，這種需求也在不斷增加，針對性能方面也提出了更高的要求，基于現(xiàn)代化發(fā)展需求來看，對其進行深入研究，探索性能提升的可能性，對于現(xiàn)代航空事業(yè)的發(fā)展起到了非常積極的作用。

1 滑油系統(tǒng)運行原理

航空活塞發(fā)動機當(dāng)中滑油系統(tǒng)是很重要的一項設(shè)備，為設(shè)備運行、飛機運行提供滑油，起到潤滑作用，滑油系統(tǒng)通過滑油循環(huán)油路輸送滑油?；瓦M入到發(fā)動機內(nèi)部，發(fā)動機內(nèi)部運行狀態(tài)為高溫、高荷載、高轉(zhuǎn)速，滑油進入內(nèi)部系統(tǒng)零部件表面，能夠降低為零部件由于摩擦而產(chǎn)生的磨損?；瓦M入發(fā)動機內(nèi)部之后，在內(nèi)部流動循環(huán)，活動零件、潤滑結(jié)構(gòu)，為發(fā)動機內(nèi)部零部件散熱，清除內(nèi)部存在的雜質(zhì)，能夠延長發(fā)動機的使用壽命。內(nèi)部金屬零部件在運行轉(zhuǎn)動當(dāng)中結(jié)構(gòu)荷載沖擊很容易造成磨損，設(shè)備運行過程中存在振動等情況，潤滑油進入之后，可以解決這種現(xiàn)象，延長設(shè)備的使用壽命。滑油在其中還可以作為螺旋槳液壓變距機構(gòu)需要的動力支撐[1]。

圖1 氣缸混合氣體示意圖

一般情況下航空活塞發(fā)動機的潤滑形式有：潤滑、噴射、潑濺三種形式。潤滑油進入到發(fā)動機系統(tǒng)內(nèi)部之后，自動潤滑零部件。因此需要監(jiān)測潤滑油系統(tǒng)的參數(shù)，保證發(fā)動機的滑油系統(tǒng)運行可靠可控。航空活塞發(fā)動機啟動運行之后空氣進入到發(fā)動機內(nèi)部，進入汽化器之后與燃油混合，內(nèi)部形成混合氣體。氣體進入之前，內(nèi)部增壓器處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；而混合氣進入之后通過氣缸通道進入內(nèi)部參與燃燒運行，在發(fā)動機內(nèi)部循環(huán)工作。在這個狀態(tài)下氣缸活塞組件滑油從后蓋的滑油泵箱吸油之后，經(jīng)過單向或門內(nèi)流入到滑油系統(tǒng)，經(jīng)過氣缸活塞組件、后蓋上部分調(diào)速器外供油管，經(jīng)過調(diào)速器，經(jīng)過機匣、承軸、桿套等回流到機匣當(dāng)中。（圖1）

2 故障原因分析

2.1 滑油壓力表故障

滑油系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，但是壓力表出現(xiàn)了故障。這個時候能操縱螺旋槳變距桿查看轉(zhuǎn)速的反應(yīng)。如果轉(zhuǎn)速正常，滑油溫度在正常指示范圍之內(nèi)沒有升高，則說明壓力表故障。

2.2 調(diào)壓活門

調(diào)壓活門通常是通過調(diào)節(jié)滑油的流動界面來控制滑油流量，將其控制滑油壓力在一定的范圍內(nèi)。發(fā)動機調(diào)壓活門位于右機匣位置的油路上，由鋼球、彈簧、座子組成。影響調(diào)節(jié)的因素有；活門座，在正常工作狀態(tài)下，活門與座子會形成一圈密封帶，但是如果存在劃傷、剝落等現(xiàn)象，就會導(dǎo)致密封性能不良好，使用有滑油回到收油池，導(dǎo)致發(fā)動機無法建立足夠的滑油壓力。其二，球形活門，該直徑為16mm，為表面光滑的不銹鋼鋼球。如果表面存在劃傷與剝落等情況就無法正常進行工作；其三，彈簧故障，主要是由于其剛度不夠、或者自身斷裂導(dǎo)致活門的關(guān)閉性能受到影響，發(fā)動機無法與其建立足夠的壓力。

2.3 滑油泵故障

主要是滑油泵內(nèi)漏。在其他條件不變的情況下滑油泵內(nèi)漏越大，則滑油壓力也越來越大。齒輪泵泄露通道有三個，由于零部件之間存在相對運動，導(dǎo)致存在間隙，則存在漏油現(xiàn)象。

除了上述故障之外，還有滑油粘度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、滑油過臟等情況。

3 工程概述

3.1 案例

在本次論述當(dāng)中，使用9 缸單排型星型布局的航空活塞發(fā)動機來進行研究。滑油系統(tǒng)的合理監(jiān)測，是驗證機械設(shè)備飛行質(zhì)量、臺架試車的重要指標(biāo)之一，影響了發(fā)動機的性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、整機壽命等等。

某型航空活塞發(fā)動機進行返修，翻新之后進行臺架試車實驗。其中9 號氣缸在轉(zhuǎn)速的時候出現(xiàn)排氣管冒白煙的現(xiàn)象。記錄下當(dāng)時發(fā)動機轉(zhuǎn)速[2]。

3.2 故障原因

分析原因：飛行或者是臺架試車的過程中與正常駕駛一樣，需要使用潤滑系統(tǒng)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等，充分運用整個系統(tǒng)。發(fā)動機發(fā)動，氣缸排氣管冒出白煙。本次使用的發(fā)動機存在單個氣缸冒白煙的情況，而且磁電機超出了規(guī)定范圍內(nèi)，而且磁電機本身的運行與點火系統(tǒng)并無關(guān)聯(lián)。在實際的運用過程中，結(jié)合兩者分析原因，有：

（1）氣門尺寸：航空活塞發(fā)動機分氣機構(gòu)需要通過多個零部件來實現(xiàn)氣缸的進氣、排氣。發(fā)動機在運行的時候，滑油進入到搖臂室內(nèi)，達到潤滑要求。但是如果氣缸氣門桿與氣門導(dǎo)套之間的尺寸相差比較大，就會導(dǎo)致兩者之間的錐面貼合存在間隙。搖臂室的滑油通過間隙流入到內(nèi)部系統(tǒng)參與燃燒，燃燒不良而冒白煙。

（2）活塞漲圈間隙現(xiàn)象阻止高溫燃氣漏入到機匣之內(nèi)，保證內(nèi)部系統(tǒng)穩(wěn)定運。但是開口間隙比較大就會導(dǎo)致過量的潤滑油進入到燃燒室當(dāng)中，導(dǎo)致混合氣當(dāng)中存在大量的潤滑油。

（3）氣缸橢圓度：氣缸內(nèi)表面橢圓程度不良導(dǎo)致兩者的接觸面不合理，過多潤滑油經(jīng)過接觸不良的地方，進入到燃燒室內(nèi)導(dǎo)致氣體當(dāng)中的滑油成本比較多，導(dǎo)致燃燒不良從而出現(xiàn)排氣管冒煙的情況。

（4）氣缸收縮帶尺寸：漲圈、氣摩擦、彈力、氣體力之間的影響所導(dǎo)致，氣體通過兩者之后產(chǎn)生相對作用，活塞漲圈與收縮帶兩者之間相互摩擦，面部磨損出現(xiàn)而導(dǎo)致的。收縮帶尺寸不均勻、垂直度比較差、接觸不良、過量運動等都會導(dǎo)致滑油進入到燃燒室之內(nèi)，導(dǎo)致混合氣當(dāng)中存在大量的滑油成分。

（5）發(fā)動機的功率：航空活塞發(fā)動機運行當(dāng)中含油量增加，混合氣中滑油比例超標(biāo)，燃燒效率下降；高溫狀態(tài)下產(chǎn)生積碳現(xiàn)象，導(dǎo)致零部件過熱和漲圈卡死的情況，發(fā)動機的運行效率大大削減[3]。發(fā)動機一旦出現(xiàn)燒滑油的現(xiàn)象功率就被削弱，工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致磁電機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。

圖2 封嚴(yán)襯套與封嚴(yán)漲圈檢查

3.3 排除故障的措施

（1）檢查氣門、氣門導(dǎo)套尺寸。查看是否存在無間斷、不接觸等不良現(xiàn)象，使用煤油驗看滲漏標(biāo)準(zhǔn)。本次檢查確定產(chǎn)生白煙與配合尺寸之間沒有關(guān)系。

（2）檢查漲圈間隙：檢查間隙發(fā)現(xiàn)漲圈存在磨損現(xiàn)象，漲圈對口間隙與側(cè)向間隙兩者存在明顯差異。

（3）氣缸尺寸檢查：檢查氣缸橢圓弧度、尺寸、缸筒幾個部分的尺寸；檢查收縮帶的尺碼是否均勻。

4 預(yù)防對策

圖3 滑油系統(tǒng)圖

航空活塞發(fā)動機在外場運行突發(fā)故障，以及臺架試車的過程中出現(xiàn)燒滑油的現(xiàn)象，是多方面原因所導(dǎo)致的，比如氣缸活塞組件接觸異常、滑油內(nèi)部系統(tǒng)運行問題、封嚴(yán)件尺寸差異、摩擦面存在間隙與配合尺寸不符合的問題等，這些原因?qū)е禄钊l(fā)動機的實際運用存在問題，針對這種情況，需要采取合理的預(yù)防對策：

①控制活塞發(fā)動機運行當(dāng)中涉及到的不同設(shè)備，重視對控制氣門、氣門導(dǎo)套尺寸的控制。同時也需要重視兩者之間的配合尺寸，檢查間隙情況，保證無故障間隙存在。合理的保證措施可以避免發(fā)動機運行突發(fā)故障，比如燒滑油、氣門卡阻的情況[4]。

②嚴(yán)格重視之前的組裝安裝質(zhì)量，保證技術(shù)尺寸符合要求。比如氣缸圓柱度、橢圓度、收縮度尺寸等等，對這些關(guān)鍵要素進行嚴(yán)格檢查，保證每一項影響因素都可以滿足技術(shù)要求，降低故障發(fā)生的幾率，可以減少滑油與系統(tǒng)的損量，能夠減少大量的故障。

③檢查滑油泵的組件運行情況，保證調(diào)速器。組件運行參數(shù)正常穩(wěn)定，在飛行維護過程當(dāng)中配合滑油泵逐漸。保證調(diào)速器參數(shù)正常穩(wěn)定，在飛行維護的過程中，合理更換調(diào)速器；翻新的過程中重點檢查調(diào)速器的尺寸和活門狀態(tài)。

④嚴(yán)格檢查封嚴(yán)漲圈的尺寸，做好相關(guān)的檢查，針對常見故障都要嚴(yán)格預(yù)防。修理檢查的過程中一定要做好尺寸測量工作，提早預(yù)知隱患，做好預(yù)處理。

基于航行需要，考慮到發(fā)動機故障、大部分原因是過量滑油進入到燃燒器內(nèi)，混合氣滑油超標(biāo)導(dǎo)致不良燃燒，從而產(chǎn)生故障的問題。針對這種情況，需要根據(jù)常見故障進行嚴(yán)格預(yù)防，保證相關(guān)部件的尺寸都滿足要求，在實際的運行過程中做好嚴(yán)密的檢查，針對氣門、氣缸相關(guān)尺寸進行嚴(yán)格的檢查，從原則上避免出現(xiàn)故障。