燃燒室機(jī)匣裂紋致滑油消耗空中應(yīng)對分析

【摘 要】某渦槳發(fā)動機(jī)因燃燒室機(jī)匣焊縫裂紋，導(dǎo)致飛行中滑油大量泄漏并消耗，該類故障是這型發(fā)動機(jī)較大危險性故障之一，通過統(tǒng)計近10年來該型發(fā)動機(jī)大量實測數(shù)據(jù)，梳理分析，發(fā)現(xiàn)降低飛行高度和收小發(fā)動機(jī)油門即降低工作狀態(tài)，可以減小滑油泄漏速度，減緩儲備滑油箱滑油消耗，并在連續(xù)監(jiān)控下安全降落。可有效避免因滑油不足采取被迫空中停車。

【關(guān)鍵詞】燃燒機(jī)匣裂紋 滑油消耗 應(yīng)對分析

1 前言

某渦槳發(fā)動機(jī)的滑油系統(tǒng)是一個閉式滑油循環(huán)系統(tǒng)[1]，滑油箱儲備的滑油是在系統(tǒng)缺少滑油時進(jìn)行補(bǔ)充而不參與滑油系統(tǒng)循環(huán)。發(fā)動機(jī)燃燒室機(jī)匣焊縫出現(xiàn)裂紋引起的滑油泄漏，會使發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)缺油，將無法保障發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)，對飛行安全造成影響。發(fā)動機(jī)燃燒室機(jī)匣裂紋在高空滑油泄漏明顯，在低空滑油滲漏較小，有時地面長時間工作，滑油幾乎不消耗。針對燃燒室機(jī)匣裂紋，高空與低空內(nèi)、外部因素對滑油消耗的影響，采取措施減緩滑油消耗，避免空中被迫停車。

2 軸承封嚴(yán)及滑油消耗機(jī)理分析

2.1 軸承封嚴(yán)原理

壓氣機(jī)后軸承的封嚴(yán)是由壓氣機(jī)出口的空氣流過篦齒封嚴(yán)裝置實現(xiàn)的。壓氣機(jī)出口的高壓空氣經(jīng)三道篦齒封嚴(yán)裝置降壓后，進(jìn)入中軸承封嚴(yán)腔，對壓氣機(jī)后支撐球軸承潤滑、冷卻滑油進(jìn)行封嚴(yán)。封嚴(yán)氣體通過軸承形成滑油霧，進(jìn)入渦輪軸腔。

渦輪軸承封嚴(yán)裝置由渦輪軸承封嚴(yán)圈和篦齒封嚴(yán)裝置組成。燃燒室內(nèi)壁二股氣流經(jīng)過二道篦齒封嚴(yán)裝置到達(dá)后軸承封嚴(yán)腔，對渦輪軸承潤滑、冷卻滑油進(jìn)行封嚴(yán)。封嚴(yán)氣體通過軸承形成滑油霧，進(jìn)入渦輪軸腔。

渦輪軸腔內(nèi)設(shè)有一根油霧導(dǎo)管，將渦輪軸腔的滑油油霧引入油霧分離器，由油霧分離器將滑油分離出來，回收流回滑油系統(tǒng)再次使用，而空氣被排入大氣。

2.2 裂紋導(dǎo)致滑油消耗機(jī)理分析

某渦槳發(fā)動機(jī)燃燒室機(jī)匣出現(xiàn)裂紋，內(nèi)、外部氣腔將在裂紋處貫通，外部高壓氣體將進(jìn)入低壓的渦輪軸腔，從而提高了渦輪軸腔的腔壓。當(dāng)渦輪軸腔壓力升高后，一是增加了軸腔的油霧量[2]，超過了油霧分離能力，導(dǎo)致油霧中的滑油不能回收而消耗掉；二是升高的渦輪軸腔腔壓，使封嚴(yán)篦齒壓力失衡，滑油及油霧泄漏至燃?xì)馔ǖ蓝牡?。兩種情況滑油均不能正?；厥斩牡?，最終表現(xiàn)出滑油箱儲備油量大量減少的現(xiàn)象。

根據(jù)壓氣機(jī)后軸承、渦輪軸承的封嚴(yán)原理，重點需要考慮裂紋后受影響的因素有：壓氣機(jī)后軸承封嚴(yán)腔壓力、渦輪軸承封嚴(yán)腔壓力和渦輪軸腔壓力，壓氣機(jī)出口高壓氣體壓力、渦輪軸腔環(huán)境溫度等。分析滑油消耗量如何受這些因素影響，受哪些條件控制，采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ詼p少其影響程度，從而減緩滑油的消耗，降低滑油消耗量。

3 影響因素分析

研究飛行高度，軸承封嚴(yán)腔與渦輪軸腔腔壓之間的關(guān)系，收集多臺發(fā)動機(jī)實際飛行過程中在不同油門、不同飛行高度，測得的中、后軸承封嚴(yán)腔壓力和渦輪軸腔壓力等數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析得到以下結(jié)果。

3.1 同狀態(tài)降低飛行高度情況

某發(fā)動機(jī)80度油門空中飛行時，從9千米降至3千米，測得后軸承封嚴(yán)腔與渦輪軸腔封嚴(yán)壓差升高了80KPa，渦輪軸承封嚴(yán)腔與渦輪軸腔封嚴(yán)壓差升高了110KPa，同時測得排氣溫度下降了116度，換算渦輪前溫度降了211度。通過分析，當(dāng)油門角度不變時，從高空向低空下降過程中，封嚴(yán)壓差在逐步升高，封嚴(yán)效果越來越好；渦輪前溫度降低了，渦輪軸承部位的溫度也就下降了，渦輪軸腔油霧量也就減少了。

3.2 減小狀態(tài)壓氣機(jī)出口壓力情況

某發(fā)動機(jī)保持在3500米高度不變，油門從100度收至42度過程中，測得壓氣機(jī)出口壓力下降了80.5KPa，通過分析數(shù)據(jù)，當(dāng)飛行高度不變時，油門角度減小，即降低發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，壓氣機(jī)出口壓力隨著下降，從而減小了渦輪軸腔外部空氣壓力，也就減小了高壓氣體進(jìn)入渦輪軸腔的空氣量。

3.3 降低高度和發(fā)動機(jī)狀態(tài)情況

某發(fā)動機(jī)從萬米高空下降至1千米過程中，油門從82度拉回至20度，測得后軸承封嚴(yán)腔與渦輪軸腔封嚴(yán)壓差升高了53KPa，中軸承封嚴(yán)腔與渦輪軸腔封嚴(yán)壓差升高了21KPa，同時測得排氣溫度下降了255度，換算渦輪前溫度降了389度?？梢姡?dāng)飛行高度下降，同時減小發(fā)動機(jī)狀態(tài)，封嚴(yán)壓差均在逐步升高，封嚴(yán)效果越來越好；渦輪前溫度也隨著下降，渦輪軸腔油霧量也就減少了。

4 結(jié)語

某渦槳發(fā)動機(jī)隨飛機(jī)從高空降至低空，同時減小發(fā)動機(jī)狀態(tài)，可以提高渦輪軸腔封嚴(yán)壓差，降低渦輪軸腔周圍的環(huán)境溫度，特別是燃燒室機(jī)匣壁溫的下降，滑油工作溫度隨之降低，渦輪軸腔中油霧量減少了。在渦輪軸腔封嚴(yán)壓差升高及渦輪軸腔油霧量減小的有利情況下，最終減緩了滑油泄漏，降低了滑油消耗量。

近年來，該型發(fā)動機(jī)出現(xiàn)由于燃燒室機(jī)匣裂紋引起空中滑油消耗增大趨勢時，采取減小發(fā)動機(jī)狀態(tài)，同時降低飛行高度，減緩空中消耗過多的滑油，成功避免了多臺發(fā)動機(jī)因滑油不足空中關(guān)車，維持飛機(jī)持續(xù)飛行到航線終點，完成飛行任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《XX6系列發(fā)動機(jī)維修手冊》.南方公司2005年編制.

[2]康寧，曾文彬. 空氣溫度及油溫對油霧發(fā)生器霧化特性的影響[J]，潤滑與密封，2009，34（12）：15-17.

作者簡介：王學(xué)林（1971— ），男，湖南長沙人，工程師，研究方向：外場技術(shù)服務(wù)和保障。