某型發(fā)動機(jī)引氣有滑油味故障分析

朱怡平 熊英喜 付文俊 張世學(xué) 張兵兵

（中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，湖南株洲 412002）

0.引言

該型發(fā)動機(jī)將壓氣機(jī)第5級部分高壓氣流分別引到槳軸與壓氣機(jī)前軸承封嚴(yán)滑油。另引燃燒室二股氣流到飛機(jī)座艙，改善座艙舒適度。在一定程度上檢驗(yàn)發(fā)動機(jī)工作時滑油系統(tǒng)密封性。座艙有滑油味，表明滑油系統(tǒng)密封不良，有滑油滲出摻混到引氣流中。針對引氣有滑油味故障，本文基于該型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理，采用故障樹分析，通過換件試驗(yàn)排除故障。

1.故障現(xiàn)象

該型發(fā)動機(jī)裝用在飛機(jī)上，飛機(jī)停放2個月后，地面開車座艙引氣有滑油味。經(jīng)將壓氣機(jī)前軸承封嚴(yán)節(jié)流嘴從φ4mm換至φ6mm后，飛行4個場次無異常。繼續(xù)停放12d后，再次飛行發(fā)現(xiàn)座艙引氣又出現(xiàn)滑油味且冒白煙。飛機(jī)降落后，地面目視檢查減速器前蓋無油跡。

2.原理分析

該型發(fā)動機(jī)是單轉(zhuǎn)子、帶十級軸流式壓氣機(jī)，采用1-2-0式軸承支撐方案的渦槳發(fā)動機(jī)。前、中、后及槳軸前軸承均采用篦齒-空氣封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。燃燒室3、4和8號支板開有引氣孔，從壓氣機(jī)第十級來的氣流，流到燃燒室引氣導(dǎo)管安裝座上，通過裝在安裝座上專用引氣導(dǎo)管，引出小股氣流用于飛機(jī)座艙增壓?；拖到y(tǒng)密封不良或燃燒室支板處有滑油與氣流摻混，座艙引氣會有滑油味。

基于該型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理分析，造成引氣有滑油味的可能原因有：

（1）槳軸前軸承封嚴(yán)空氣壓力過小，滑油從減速器前蓋漏出，或由于壓氣機(jī)前軸承封嚴(yán)壓力過大，導(dǎo)致減速器內(nèi)腔壓力過高，將潤滑前軸承的滑油擠出減速器前蓋，進(jìn)入進(jìn)氣道與氣流摻混。

（2）壓氣機(jī)前軸承封嚴(yán)壓力過小，滑油從壓氣機(jī)第一級輪盤上溢出，在離心力的作用下甩入壓氣機(jī)氣流通道中。

（3）燃燒室前集氣室焊縫密封性差，或是后封嚴(yán)圈篦齒不斷磨損，導(dǎo)致B腔氣體泄露[1]，氣壓降低，失去封嚴(yán)中軸承潤滑油作用，造成潤滑中軸承的滑油流入壓氣機(jī)氣流通道。

（4）滑油進(jìn)油管與1號支板有縫隙，油霧沿縫隙流到1號支板上，造成引氣有滑油味。

（5）滑油回油管圓度變形，造成回油管與其安裝座內(nèi)孔有縫隙，滑油沿縫隙流入燃燒室6號支板。

（6）渦輪軸腔導(dǎo)管與10號支板有縫隙，油霧沿縫隙流到10號支板上，造成引氣有滑油味。

（7）燃燒室前后收油池密封性差，滑油滲出至燃燒室支板上，與二股氣流摻混。

（8）中后軸承回油管單向活門卡滯，滑油倒流至燃燒室機(jī)匣內(nèi)。

3.故障樹分析

根據(jù)以上對該型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理分析，建立飛機(jī)座艙引氣有滑油味故障樹（圖1），共有8個底事件，對其逐一開展分析驗(yàn)證。

圖1 座艙引氣有滑油味故障樹

3.1 影響因素X1～X3

槳軸前軸承封嚴(yán)壓力過小，潤滑前軸承的滑油從減速器前蓋滲出，目視檢查減速器前蓋無滑油跡，排除X1。

壓氣機(jī)前軸承封嚴(yán)壓力過小，潤滑前軸承的滑油溢出至壓氣機(jī)第一級葉片。目視檢查第一級葉片無滑油跡，排除X2。

B腔封嚴(yán)壓力過小，潤滑后軸承的滑油從后封嚴(yán)圈溢出。檢查第十級葉片無滑油油跡，排除X3。

3.2 影響因素X4

滑油進(jìn)油管與支板有縫隙，渦輪軸腔油霧滲入到燃燒室1號支板內(nèi)腔。檢查燃燒室1號支板無滑油跡，排除X4。

3.3 影響因素X5

滑油回油管與其安裝座有縫隙，滑油沿縫隙流進(jìn)燃燒室6號支板。拆開中后軸承回油濾檢查滑油回油管圓度變形。用工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查回油管和6號支板均有較多滑油油跡。因此X5不能排除。

3.4 影響因素X6～X8

渦輪軸腔導(dǎo)管與支板有縫隙，滑油滲入燃燒室10號支板內(nèi)腔。內(nèi)窺鏡檢查燃燒室10號支板無滑油跡，排除影響因素X6。

前后收油池有裂紋，前后收油池中的滑油滲漏至前后收油池外部，內(nèi)窺鏡檢查前后收油池外部無滑油跡，排除影響因素X7。

中后軸承回油管單向活門卡滯，滑油沿中后軸承回油管倒流進(jìn)燃燒室，最后經(jīng)燃燒室漏油活門漏出。工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查燃燒室漏油活門前、后機(jī)匣內(nèi)表面均無滑油跡，排除X8。

綜上所述，故障根本原因?yàn)椋夯突赜凸軋A度變形，造成管子與其安裝座內(nèi)孔有縫隙，且膠圈老化失去封嚴(yán)作用，工作時中后軸承抽油泵抽回的滑油沿縫隙流到燃燒室6號支板，造成飛機(jī)座艙引氣有滑油味。

4.換件試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)故障樹分析和內(nèi)窺鏡檢查結(jié)果，研究制定針對性排故方案[2]：即外場先用汽油將燃燒室6號支板與滑油回油管表面滑油油跡沖洗干凈后，再用校正工裝對滑油回油管進(jìn)行圓度校正。更換中后軸承回油濾處膠圈、調(diào)整墊與石棉墊，最后進(jìn)行地面試車驗(yàn)證。

外場按照制定的排故方案進(jìn)行地面試車時，座艙引氣無滑油味。試車完成后檢查燃燒室6號支板無滑油跡，故障排除。

5.封嚴(yán)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

為解決滑油回油管圓度變形，封嚴(yán)膠圈受力不均勻問題。改進(jìn)該處滑油封嚴(yán)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 中后軸承封嚴(yán)結(jié)構(gòu)改進(jìn)圖

（1）加強(qiáng)滑油回油管（3、4）剛度將管子厚度擴(kuò)大為5mm，與安裝座（1）過盈配合（10）。在滑油回油管與中后軸承回油濾殼體（2）接合面加裝石棉墊（8），防止溢出。

（2）封嚴(yán)膠圈（6）套在管子接合面處。封嚴(yán)膠圈受中后軸承回油濾殼體與滑油回油管安裝座均勻軸向力與周向力緊貼接合面外圓和安裝座孔下端面防止滑油滲入配合面（10）。

（3）滑油回油管安裝座加裝空氣封嚴(yán)裝置（5）。引用VI號支板中部分氣流沿階梯擴(kuò)張型流道提高其封嚴(yán)壓力，使之高于滑油回油管與中后軸承回油濾殼體（2）接合面溢出的滑油壓力。防止溢出的滑油經(jīng)配合面（10）滲入6號支板內(nèi)腔。

6.結(jié)論

本文針對飛機(jī)座艙引氣有滑油味故障，采用故障樹分析并結(jié)合現(xiàn)場檢查情況明確故障發(fā)生原因，即：滑油回油管與其安裝座有縫隙。據(jù)此制定針對性排故方案。即：校正滑油回油管圓度，更換中后軸承回油濾處封嚴(yán)膠圈、鋼墊和石棉墊后進(jìn)行地面試車，故障排除。為解決滑油回油管圓度變形，封嚴(yán)膠圈因受力不均、老化失去封嚴(yán)作用的問題。提出擴(kuò)大滑油回油管厚度并在結(jié)合面處加裝石棉墊、封嚴(yán)膠圈和調(diào)整墊，另在滑油回油管安裝座下端加裝空氣封嚴(yán)裝置的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。