PW1100G 發(fā)動機滑動軸承梭形活門卡阻故障分析及處置建議

武漢英/北京飛機維修工程有限公司

1 PW1100G 發(fā)動機輔助滑油系統(tǒng)簡介

PW1100G 發(fā)動機在低壓壓氣機和風扇之間引入了風扇驅動齒輪系統(tǒng)，該系統(tǒng)所使用的滑動軸承（Journal bearing）在發(fā)動機任何狀態(tài)下都需要獲得持續(xù)潤滑，因此該型發(fā)動機滑油系統(tǒng)除主滑油系統(tǒng)外，還設計了輔助滑油系統(tǒng)。輔助滑油系統(tǒng)位于風扇驅動齒輪系統(tǒng)內(nèi)，由風扇驅動齒輪系、輔助滑油泵（由風扇驅動齒輪系進行驅動）、輔助油槽、棘輪裝置、輔助滑油傳感器組成。正常情況下，滑動軸承由主滑油系統(tǒng)潤滑，在低滑油壓力條件下改由輔助滑油系統(tǒng)潤滑，滑油供給切換由滑動軸承梭形活門（JOSV）實現(xiàn)，如圖1 所示。

2 滑動軸承梭形活門（JOSV）工作原理

JOSV 在物理結構上與滑油調(diào)節(jié)活門（VORV）為一個組件，位于發(fā)動機壓氣機中介機匣九點鐘位置，由滑閥、彈簧組成，輔助滑油壓力傳感器位于JOSV 輔助滑油供油端。JOSV 為被動式雙位置活門（結構示意圖見圖2），活門作動受主滑油壓力彈簧力共同作用。正常工作情況下，主滑油壓力大于輔助滑油壓力和彈簧力，活門運動并保持在“主滑油位”，滑動軸承由主滑油系統(tǒng)供油潤滑，輔助滑油與回油系統(tǒng)相連回到主油箱；當出現(xiàn)風車轉速、零重力或負重力等低滑油壓力狀況時，彈簧力使活門運動并保持在“輔助滑油位”，滑動軸承由輔助滑油系統(tǒng)供油潤滑。

3 JOSV 航線常見故障分析

發(fā)動機起動時活門卡在備用位（JOSV STUCK IN AUX POS）、發(fā)動機關車時活門卡在主用位（JOSV STUCK IN MAIN POS’）是JOSV 兩種常見的航線故障信息，原因是發(fā)動機EEC 在起動和關車時對活門狀態(tài)進行自檢，發(fā)現(xiàn)活門未自動轉換所導致。這是由于JOSV 沒有可以向EEC 反饋位置信號的傳感器，發(fā)動機起動和關車時EEC 無法直接獲得活門位置狀態(tài)，只能通過活門轉換時主滑油壓力（MOP）和輔助滑油壓力（AOP）變化規(guī)律來判斷活門位置。下面結合發(fā)動機起動和關車階段MOP 和AOP 變化以及活門作動過程，簡要分析EEC 故障判斷邏輯。

圖1 PW1100G輔助滑油系統(tǒng)原理示意圖

圖2 滑動軸承梭形活門（JOSV）結構示意圖

圖3 JOSV起動階段自檢邏輯圖

3.1 發(fā)動機起動階段EEC 判斷JSOV 轉換邏輯

發(fā)動機起動前JOSV 位于“輔助滑油位”，起動時N2 轉動，主滑油泵開始工作，主滑油壓力迅速上升，回油管路隨之建立壓力，而N1 和風扇由于慣性作用初期未運轉，輔助滑油泵未開始工作，當主滑油壓力上升至大約50psi時，主滑油壓力開始克服彈簧力使活門由輔助滑油位運動至主滑油位（此時N1 仍未轉動），JOSV 輔助供油管路與發(fā)動機滑油系統(tǒng)回油管路相通，位于JOSV 輔助供油端的輔助滑油壓力傳感器感受到回油壓力，輔助滑油壓力迅速上升并保持在30psi 左右，如圖3 所示。如果在發(fā)動機起動階段，JOSV 未隨主滑油壓力上升而由輔助滑油位運動至主滑油位，而起動初期輔助滑油泵并未工作，則AOP 壓力仍將保持在停車壓力。

因此，在發(fā)動機起動階段，EEC 通過檢查MOP 在37.5 ～62.5psi 滑油壓力窗口期的AOP 壓力變化來判斷活門位置，當AOP 壓力值出現(xiàn)臺階式變化規(guī)律（大于或等于8psi 的壓升），則認為JOSV 活門轉換成功，否則判斷活門卡阻在輔助滑油位，報告“JOSV STUCK IN AUX POS”信息。

3.2 發(fā)動機關車階段EEC 判斷JOSV 轉換邏輯

發(fā)動機關車前JOSV 位于“主滑油位”，發(fā)動機關車后N2、N1 和風扇轉速減少，主滑油壓力持續(xù)減少，輔助滑油壓力初期隨輔助滑油泵的轉速降低而持續(xù)降低，當輔助滑油泵輸出壓力小于回油壓力時，輔助滑油壓力傳感器輸出壓力為回油壓力（輔助滑油壓力下降緩慢）。當主滑油壓力降至大約60psi 左右時，彈簧力克服主滑油壓力使活門由主滑油位運動至輔助滑油位，同時JOSV 封閉回油回路、打開向滑動軸承的輔助供油回路，由于此時輔助滑油泵已停止供油能力，因此導致輔助滑油壓力迅速降低，具體變化趨勢如圖4 所示。當關車后JSOV 未隨主滑油壓力降低而由主滑油位運動至輔助滑油位，則輔助滑油壓力感受到回油壓力，壓力值將線性緩慢下降。

圖4 JOSV關車階段自檢邏輯圖

因此，在發(fā)動機關車后，EEC 通過檢查MOP 在一個滑油壓力窗口期的AOP 壓力變化來判斷活門位置，當AOP 壓力值出現(xiàn)臺階式下降變化規(guī)律（大于或等于8psi 的壓降），則認為JOSV 活門轉換成功，否則判斷活門卡阻在主滑油位，報告“JOSV STUCK IN MAIN POS”信息。

4 JOSV 航線故障處置建議

按照技術手冊，“JOSV STUCK IN AUX POS”和“JOSV STUCK IN MAIN POS”為不可放行故障，與故障相關的部件有JOSV/VORV 組件、主滑油壓力傳感器、輔助滑油壓力傳感器，以及負責處理電信號的發(fā)動機健康監(jiān)控組件PHMU。應按照排故手冊逐步更換上述部件，還可結合相關MOP 和AOP 的QAR 數(shù)據(jù)值以及結合EEC 判斷邏輯進行排故。

另外，在北方冬天起動發(fā)動機時容易出現(xiàn)“JOSV STUCK IN AUX POS”假故障信息，原因是天氣寒冷使得滑油溫度低、滑油粘性大、JOSV 內(nèi)部梭形活門運動慢，在EEC 自檢階段梭形活門沒有及時運動而報故障信息。此種情況下活門本身并沒有卡阻，需要按照排故手冊，慢車運轉發(fā)動機一段時間，當滑油溫度上升后重新起動發(fā)動機，故障就會消失。為解決此假故障信息問題，發(fā)動機廠家修改了EEC 軟件，在起動階段分兩次進行自檢，如果第一次自檢未通過還會進行第二次自檢，只有在兩次自檢均未通過的情況下才會報故障信息。目前該解決方案已經(jīng)在PW1100G機隊實施，是否能解決假故障信息問題仍在觀察中。

5 結束語

由于JOSV 兩個故障信息均為不可放行故障，當出現(xiàn)這兩個故障信息時，容易引起由排故造成的航班延誤。因此，從故障信息出發(fā)，充分理解其物理結構、工作原理及故障邏輯，對于排故人員準確快速處理故障具有指導意義。