胡秀強(qiáng) 楊立平

摘要：介紹了某型發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)發(fā)生竄油故障的情況，對(duì)竄油故障機(jī)理進(jìn)行了研究驗(yàn)證，確定了故障原因，制定了預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：燃油調(diào)節(jié)器；竄油故障；試驗(yàn)驗(yàn)證

Keywords：fuel regulator；oil channeling fault；experimental verification

1 故障情況

某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行50h定檢時(shí)發(fā)現(xiàn)燃油調(diào)節(jié)器滑油濾有煤油味，后對(duì)所有該型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查，其中70%的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)現(xiàn)燃油調(diào)節(jié)器滑油濾有煤油味問題，檢查滑油箱、主輔滑油濾、附件機(jī)匣、中后軸承回油濾等處的滑油，均無異常。從燃油調(diào)節(jié)器滑油濾處取樣，化驗(yàn)滑油開口閃點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果為120℃（技術(shù)規(guī)定為不低于135℃）。初步判斷原因是燃油調(diào)節(jié)器不密封，造成煤油竄入滑油腔內(nèi)。

2 燃油調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及工作原理簡(jiǎn)介

該型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)器由供油部分、滑油泵部分、控制部分和修正部分組成，其中供油部分的工作介質(zhì)為煤油，其他部分是滑油。兩種介質(zhì)交界部位有兩處：一處為液壓延遲器齒輪軸部位，通過皮碗和膠圈進(jìn)行密封隔絕，煤油不會(huì)竄入滑油腔；另一處是節(jié)流開關(guān)組件部位，襯套與殼體用膠圈密封，活門與襯套之間為間隙配合，工作時(shí)活門在襯套內(nèi)周向轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng)（見圖1）。為防止燃滑油互竄，活門上設(shè)計(jì)有6道封嚴(yán)槽（簡(jiǎn)稱迷宮段），襯套上設(shè)計(jì)有2個(gè)Φ2.5mm的回油孔，迷宮段的設(shè)計(jì)間隙為0.008～0.012mm（見圖2、圖3）。

工作時(shí)，從滑油泵引來的1.47MPa定壓滑油通到活門的左側(cè)，節(jié)流開關(guān)來的煤油（最大約6MPa）通到活門的右側(cè)，從迷宮段滲漏的煤油和滑油經(jīng)Φ2.5mm回油孔進(jìn)入燃油調(diào)節(jié)器燃油回油路（壓力為0.25～0.29MPa），再通過主燃油泵、燃油調(diào)節(jié)器進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室消耗掉。

從燃油調(diào)節(jié)器的工作原理來看，發(fā)生竄油的部位只能是節(jié)流開關(guān)組件部位，但在發(fā)動(dòng)機(jī)工作階段，燃油調(diào)節(jié)器節(jié)流開關(guān)組件中兩種油液的交匯部位因滑油的工作壓力始終大于煤油壓力，煤油無法竄入滑油腔，因此需要研究并驗(yàn)證該問題產(chǎn)生的原因。

3 分析驗(yàn)證

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)試車驗(yàn)證

試車驗(yàn)證的目的是驗(yàn)證燃油調(diào)節(jié)器中煤油是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)還是停車過程中由燃油腔竄入滑油腔的。采用對(duì)比法來確定燃油是否竄入滑油腔。采集滑油腔不同時(shí)間的滑油，化驗(yàn)油品的閃點(diǎn)，比較閃點(diǎn)的變化即可確定燃油是否竄入滑油。

在發(fā)動(dòng)機(jī)試車階段，共采集油樣20次，其中發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)采樣7次，發(fā)動(dòng)機(jī)停車過程采樣13次。發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)采樣分別在發(fā)動(dòng)機(jī)慢車狀態(tài)、額定狀態(tài)及最大狀態(tài)下進(jìn)行，停車過程采樣則在停車后不同的時(shí)間段進(jìn)行。從采樣油液滑油開口閃點(diǎn)的檢測(cè)對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，工作狀態(tài)的油樣開口閃點(diǎn)高于停車狀態(tài)的油樣開口閃點(diǎn)。

根據(jù)混合油靜置不同時(shí)間測(cè)量開口閃點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)果分析，測(cè)量誤差在8℃～10℃，依據(jù)此結(jié)果對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)上臺(tái)試驗(yàn)的第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果如表1所示。

該試驗(yàn)涉及多次開車及停車，在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上將開車過程中及停車50s后取的油樣進(jìn)行人為過濾，生成如圖4所示的曲線圖。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)時(shí)滑油腔內(nèi)滑油閃點(diǎn)基本在180℃以上，與試車前滑油閃點(diǎn)對(duì)比無變化，可確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中無燃油竄入滑油腔。發(fā)動(dòng)機(jī)停車后，滑油腔內(nèi)的滑油閃點(diǎn)下降了8℃～10℃，能確定該發(fā)動(dòng)機(jī)停車后有微量煤油滲入滑油腔。

在試車臺(tái)上測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)停車過程中燃油調(diào)節(jié)器滑油腔壓力和燃油腔壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)停車過程中，燃油調(diào)節(jié)器滑油定壓油壓力與燃油回油壓力均隨轉(zhuǎn)速下降逐漸降低，在50s前，滑油定壓油壓力高于燃油回油壓力；在50～60s之間，兩種壓力基本相同，約為0.28MPa；60s后滑油定壓油壓力低于燃油回油壓力，持續(xù)約4min，最大壓力差約為0.1MPa。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)停車過程中定壓滑油和燃油回油壓力的變化情況可知，滑油壓力下降速度較快，燃油回油壓力下降較慢，60s后定壓滑油壓力低于燃油回油壓力。燃油在壓差作用下，通過節(jié)流開關(guān)間隙滲入滑油腔，導(dǎo)致燃油調(diào)節(jié)器滑油濾處有燃油味。

分析試車結(jié)果，燃油調(diào)節(jié)器滑油濾有煤油滲入，滲入是在發(fā)動(dòng)機(jī)停車過程發(fā)生的，滲入量極少。主要原因是發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)，節(jié)流開關(guān)左側(cè)的滑油壓力下降迅速，而右側(cè)的工作燃油由于進(jìn)口單向活門、出口單向活門和回油單向活門的關(guān)閉（活門關(guān)閉壓力為0.32～0.57MPa），形成封閉油腔，壓力下降比較緩慢，加之煤油滲透力較強(qiáng)，使煤油通過迷宮段的間隙滲入滑油腔，經(jīng)過一段時(shí)間停放后逐漸流至滑油濾部位，造成煤油竄腔。

3.2 摻入煤油后調(diào)節(jié)器性能變化情況

為了驗(yàn)證滑油中竄入煤油對(duì)燃油調(diào)節(jié)器性能的影響，對(duì)燃油調(diào)節(jié)器滑油介質(zhì)摻入不同比例的煤油進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。選取一臺(tái)調(diào)試合格的燃油調(diào)節(jié)器，將設(shè)備滑油箱的滑油依次摻入3%、5%、8%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%煤油，分別檢查燃油調(diào)節(jié)器的節(jié)流特性、加速特性、五級(jí)和八級(jí)放氣活門工作轉(zhuǎn)速、慢車和極限轉(zhuǎn)速，驗(yàn)證結(jié)果表明：

1）節(jié)流特性在整個(gè)驗(yàn)證過程中無明顯變化。

2）加速特性在煤油摻入量低于40%時(shí)，流量基本不變；摻入量超過40%時(shí)，流量開始變??；摻入量超過60%時(shí)，流量急劇變小。

3）五級(jí)和八級(jí)放氣活門工作轉(zhuǎn)速、慢車與極限轉(zhuǎn)速在煤油摻入量低于90%時(shí)基本不變，超過后有變大趨勢(shì)。

3.3 摻入煤油后閃點(diǎn)變化情況

為了驗(yàn)證滑油中竄入煤油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑效果的影響，在混合滑油（75%8B，25%20號(hào)滑油）中摻入不同比例的煤油進(jìn)行開口閃點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)粘度檢測(cè)，具體如表2所示。

3.4 小結(jié)

從閃點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，所檢查的發(fā)動(dòng)機(jī)僅有少量煤油滲入到燃油調(diào)節(jié)器滑油濾處；從滲漏失效驗(yàn)證情況來看，少量煤油從節(jié)流開關(guān)間隙滲入滑油腔；從滑油中摻入不同比例的煤油試驗(yàn)驗(yàn)證情況來看，少量煤油進(jìn)入滑油腔對(duì)燃油調(diào)節(jié)器性能無影響。從試驗(yàn)驗(yàn)證情況來看，當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備滑油箱中摻入的煤油少于20%時(shí)，對(duì)燃油調(diào)節(jié)器的性能無影響。大量煤油進(jìn)入滑油腔時(shí)，加速特性流量變小，將會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能及從慢車加速到均衡轉(zhuǎn)速的加速過程，五級(jí)和八級(jí)放氣活門工作轉(zhuǎn)速、慢車與極限轉(zhuǎn)速會(huì)變大。

當(dāng)附件機(jī)匣滑油中摻入少量煤油時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度下降不大，不影響潤滑油膜的形成，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑無影響。當(dāng)大量煤油進(jìn)入滑油系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度下降較多，不利于潤滑油膜的形成，可能會(huì)導(dǎo)致齒輪和軸承潤滑不良，滑油溫度升高。

4 應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)器滑油濾有煤油滲入時(shí)，飛機(jī)仍然可以參與飛行。飛行前，測(cè)量并記錄附件機(jī)匣內(nèi)腔滑油閃點(diǎn)應(yīng)不低于138℃，第一次飛行后再次測(cè)量附件機(jī)匣內(nèi)腔滑油閃點(diǎn)，與飛行前的測(cè)量結(jié)果對(duì)比，降低不應(yīng)超過20℃且不低于138℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在外場(chǎng)監(jiān)控使用。飛行過程中應(yīng)注意觀察發(fā)動(dòng)機(jī)滑油油量和滑油溫度無明顯上升。結(jié)合下一次50h定檢工作，檢測(cè)附件機(jī)匣內(nèi)的滑油閃點(diǎn)，應(yīng)不低于138℃，發(fā)動(dòng)機(jī)可在外場(chǎng)正常使用。若附件機(jī)匣內(nèi)腔滑油閃點(diǎn)低于138℃，則應(yīng)更換發(fā)動(dòng)機(jī)滑油，進(jìn)行地面試車，試車后再次測(cè)量附件機(jī)匣內(nèi)滑油閃點(diǎn)，大于138℃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)可繼續(xù)使用，若仍低于138℃則進(jìn)行排故。

作者簡(jiǎn)介

胡秀強(qiáng)，高級(jí)工程師，從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件技術(shù)工作。

楊立平，高級(jí)工程師，從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件技術(shù)工作。