某型發(fā)動機放油開關漏油故障分析和改進研究

黎美華

摘 要：某型發(fā)動機滑油系統(tǒng)用于潤滑機件、降低溫度、降低銹蝕以及液壓控制等，是保障發(fā)動機正常運轉的重要組成部分，若滑油系統(tǒng)附件漏油，將導致滑油量異常下降，影響發(fā)動機工作安全，給飛行員帶來巨大心理壓力，造成飛行安全。本文著重探討滑油系統(tǒng)放油開關異常漏油故障分析以及后續(xù)改進方案。

關鍵詞：發(fā)動機;滑油消耗量大;改進研究

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0084-03

1 故障現(xiàn)象

2019年，某用戶執(zhí)行轉場飛行時，空中機械師報告發(fā)動機滑油量異常下降，外部觀察有大量油霧，觀察發(fā)動機滑油壓力、轉速、排溫、振動值等其他參數(shù)無異常，機組按照滑油量異常下降特情處置程序，降高返航，返航過程中出現(xiàn)滑油量低告警，滑油箱滑油剩余量29升，飛機安全著陸。

2 現(xiàn)場排查

2.1 飛參判讀

判讀該場次發(fā)動機參數(shù)，除滑油量異常外，其他參數(shù)無異常。

00：29：10，飛機離地，該發(fā)滑油量為52.4L，另一發(fā)滑油量為54.7L。

00：33：53～00：39：46，兩發(fā)滑油量變化趨勢相近。

00：39：47～00：59：58，該發(fā)滑油量由40.8L降至35.0L，另一發(fā)滑油量基本不變，高度由3437m上升至7800m。

00：59：59～01：13：01，該發(fā)滑油量由35.0L降至29.8L，另一發(fā)滑油量基本不變，高度由7800m下降至2019m。

01：19：18，飛機著陸，該發(fā)滑油量為27.8L，另一發(fā)滑油量為44.1L。

01：21：33，兩發(fā)停車，該發(fā)滑油量為29.0L，另一發(fā)滑油量為44.6L。

2.2 外觀檢查

檢查發(fā)動機蒙皮外部有明顯滑油痕跡，底蒙皮內(nèi)積有滑油，檢查滑油管路無摩擦滲漏，無破損和明顯漏油痕跡，檢查各滑油夾布膠管卡子無松動。

檢查燃燒室中后軸承回油濾放油開關處有大量滑油跡。放油開關與機匣結合面滴油，放油開關保險標記刻線對齊。放油開關與油濾底座保險完好。

2.3 試車檢查

更換新密封墊片，復裝原放油開關，清潔發(fā)動機，添加滑油。

冷轉發(fā)動機兩次，檢查無異常。

試車20分鐘，關車后檢查發(fā)現(xiàn)燃油調(diào)節(jié)器、中后軸承回油濾底座、放油開關、燃油輸油管、個別電纜有油跡，滑油量消耗無異常。

機組再次清潔發(fā)動機油跡，試車30分鐘，關車后檢查無油跡，滑油量消耗無異常。

更換新放油開關后，地面試車檢查無異常。

2.4 現(xiàn)場排查結論

根據(jù)外觀檢查情況，判斷滑油從放油開關處泄漏，泄漏點為放油開關放油口或放油開關與機匣接合面處，將封嚴墊圈和放油開關分別返承制廠檢查。

3 產(chǎn)品結構及原理[1]

某型發(fā)動機放油開關安裝在燃燒室機匣上，用于將發(fā)動機和燃燒室中后軸承腔內(nèi)的滑油放出，安裝位置如圖1。

3.1 產(chǎn)品結構（如圖2）

3.2 產(chǎn)品原理

當需要放油時，提拉手柄，將手柄與聯(lián)節(jié)軸上的棘齒脫開，逆時針旋轉手柄，手柄帶動活門組件活動，活門打開，開始放油;放油結束需要關閉產(chǎn)品時，順時針擰緊產(chǎn)品手柄，松開手柄，手柄在彈簧的作用下與聯(lián)節(jié)軸接觸，并通過棘齒實現(xiàn)自鎖。產(chǎn)品原理如圖3。

4 返廠檢查和試驗情況

4.1 故障封嚴墊圈返廠檢查

外觀檢查：將該鋁墊在電鏡下放大檢查，鋁墊表面未見異常。鋁墊整圈靠外側均存在寬約2mm的壓痕，壓痕均沿周向方向，整周均勻、平整、連續(xù)不間斷，見圖4。

4.2 故障放油開關返廠檢查

選用故障放油開關和另外3件使用時間分別為125h、1126h、1500h的放油開關進行分解檢查，故障放油開關活門頭硫化橡膠存在老化、變硬現(xiàn)象，在凸臺R角位置存在多條周向裂紋，其中長約2mm、深約0.03mm的裂紋共6條，初步判斷為應力老化開裂。其余放油開關檢查未見異常。硫化橡膠裂紋形貌如圖5所示。

4.3 試驗情況

選用故障放油開關及另外3件使用時間分別為125h、1126h、1500h的放油開關，模擬外場工作環(huán)境[2]，在壓力 0.1～0.3MPa、滑油溫度60～70℃、保持3～5min條件下，進行密封性試驗，情況如下：

（1）封嚴墊圈換新并正常擰緊情況下，復裝后的故障放油開關放油口最大滲漏量0.498L/min。其他3件放油開關放油口均無滲漏。

（2）不裝鋁墊并保留鋁墊間隙情況下，用4件放油開關進行試驗，放油開關與回油濾殼體結合面（封嚴墊圈位置）輕微滲漏，最大滲漏量1.33ml/min。

（3）故障放油開關在不同壓力和溫度下均出現(xiàn)滑油滲漏現(xiàn)象，且隨著滑油壓力和溫度的升高，放油口滲漏量逐漸增大，最大滲漏量為295ml/min。

通過故障件返廠檢查和試驗，判斷滑油從放油開關放油口處泄漏。

5 故障分析

放油開關放油口滲油原因為活門頭硫化橡膠密封不良，針對活門頭硫化橡膠密封不良建立故障樹。活門頭硫化橡膠密封不良故障樹如圖6所示。

X1：分解故障件，對活門硫化橡膠面進行檢查，未見明顯損傷和豁口，但發(fā)現(xiàn)微小裂紋，微小裂紋不會導致活門橡膠密封不良，該因素排除。

X2：復查故障放油開關和其他同批次產(chǎn)品活門頭橡膠硫化過程，所有加工記錄齊全，實測值均合格，無超差代用和材料代用情況，該因素排除。

X3：活門頭硫化橡膠實際工作環(huán)境溫度為148℃，而產(chǎn)品技術協(xié)議明確的環(huán)境溫度為-60℃～120℃，該因素無法排除。

X4：活門頭橡膠材料為5180丁腈橡膠耐介質溫度為 -60℃～100℃，低于技術協(xié)議中溫度范圍，更低于實際環(huán)境工作溫度，該因素無法排除。

綜上所述，活門頭硫化橡膠密封不良原因：放油開關活門頭橡膠因材料和未考慮實際工作介質溫度因素，造成活門頭硫化橡膠老化、開裂。

6 改進方案和試驗

在考慮功能性需求、物理需求、接口需求、互換性和防差錯需求、環(huán)境適應性需求、通用質量類需求等，采用以下改進方案：將活門頭硫化橡膠材料更改為FM-2D[3]，該材料耐介質溫度為-60℃～200℃，能滿足產(chǎn)品技術協(xié)議和實際工作介質溫度要求。其他接口尺寸不變。

試制4件活門頭硫化橡膠為FM-2D的改進產(chǎn)品（編號SY001、SY002、SY003、SY004）并進行試驗考核，試驗結果見表1。

經(jīng)試驗驗證，活門頭密封橡膠改為FM-2D能滿足介質溫度要求和密封性要求。目前改進件正在隨發(fā)動機進行長試，已通過300小時加速模擬考核，后續(xù)經(jīng)外場領先使用后，可批量裝機使用。

參考文獻

[1] 某型發(fā)動機技術說明書[K].2018.

[2] 某型發(fā)動機維修手冊[K].2018.

[3] 航空材料手冊[K].1996.