基于地面油封裝置在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的冷油封方式應(yīng)用研究

張伯年，董坤林，白明煥

（國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)油封是航空發(fā)動(dòng)機(jī)在貯藏和運(yùn)輸時(shí)防止其零件發(fā)生銹蝕的主要措施。在業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)范中，明確了長(zhǎng)期不裝機(jī)使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，在存放期間要完成發(fā)動(dòng)機(jī)油封，并在重新裝機(jī)使用時(shí)必須完成發(fā)動(dòng)機(jī)啟封工作，其意義在于保證發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)存放期的狀態(tài)完好，保障發(fā)動(dòng)機(jī)在外場(chǎng)使用安全。

內(nèi)部油封和外部油封是發(fā)動(dòng)機(jī)油封的2 種方式。其整機(jī)油封的品質(zhì)決定了發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期存放的時(shí)限。對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行內(nèi)部油封是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)采取保護(hù)的一種措施，其過程是先利用氮?dú)獯党加拖到y(tǒng)的存油，然后用滑油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，使燃油系統(tǒng)中充滿滑油，以保證燃油系統(tǒng)置于滑油的保護(hù)下并隔絕氧氣，以減少零件氧化腐蝕造成的性能衰減或功能喪失。

1 內(nèi)部油封技術(shù)

1.1 油封的方式

傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)油封方式是在飛機(jī)上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)假開車，將滑油從發(fā)動(dòng)機(jī)燃油入口供入，燃油系統(tǒng)內(nèi)的存油從放油口放出，從而達(dá)到油封發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的目的，這種油封方式稱為熱油封（即運(yùn)轉(zhuǎn)油封）。

改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)油封是通過地面油封裝置將增壓后的滑油注入燃油系統(tǒng)，配合電氣控制，使附件的電磁閥按相應(yīng)時(shí)序工作，達(dá)到油封燃油系統(tǒng)的目的，這種油封方式稱為冷油封（即靜態(tài)油封）。

熱油封（即運(yùn)轉(zhuǎn)油封）：其油封過程為單一點(diǎn)供油，多點(diǎn)放油。系統(tǒng)原理如圖1 所示。

圖1 熱油封（即運(yùn)轉(zhuǎn)油封）

冷油封（即不運(yùn)轉(zhuǎn)油封）：其操作過程需針對(duì)幾大附件分別進(jìn)行油封，多點(diǎn)供油，多點(diǎn)放油，需要較多的管路。系統(tǒng)原理如圖2 所示。

圖2 冷油封（即靜態(tài)油封）

圖3 地面油封裝置外形圖

1.2 油封原理

內(nèi)部油封是由油封裝置供給的滑油，經(jīng)設(shè)備中的單向閥進(jìn)入蓄壓器，當(dāng)油壓達(dá)到一定量時(shí)，壓力傳感器給控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，打開電磁閥，相應(yīng)的接頭內(nèi)滑油開始流進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，燃油系統(tǒng)內(nèi)的存油從放油口放出，從而達(dá)到油封發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的目的。

2 地面油封裝置

地面油封裝置用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將油封用滑油注入燃油系統(tǒng)附件內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制油封。該設(shè)備具備滑油自動(dòng)加溫脫水、自動(dòng)控溫；能夠?qū)瓦M(jìn)行加壓，能夠提供穩(wěn)定的壓力源；電氣控制系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)的時(shí)序控制信號(hào)三大功能。

2.1 設(shè)備主要參數(shù)

（1）工作油慮精度：5μm；

（2）滑油污染度不劣于GJB 420B-6 級(jí)；

（3）工作油流量調(diào)節(jié)范圍：0～15L/min；

（4）工作油壓力范圍：0～2.45 MPa；

（5）安全活門工作壓力：2.45 MPa；

（6）油箱容積：125L；

（7）滑油脫水溫度：100℃～120℃；

（8）工作狀態(tài)滑油溫度：45℃～60℃。

2.2 設(shè)備使用介質(zhì)脫水原理

該設(shè)備可利用滑油（使用介質(zhì)）和水的沸點(diǎn)不同來實(shí)現(xiàn)滑油和水的分離，即由電氣系統(tǒng)控制含有水分滑油的油溫，使其持續(xù)保持在100℃～120℃的范圍內(nèi)，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，滑油內(nèi)部的水會(huì)蒸發(fā)而滑油仍保留在油箱內(nèi)。

通過控制設(shè)備操縱臺(tái)在脫水按鈕，發(fā)出“加熱”指令使設(shè)備內(nèi)部的加熱繼電器工作，接通接觸器，接下來電加熱器開始工作，同時(shí)設(shè)備操縱臺(tái)上的“脫水”信號(hào)燈常亮。當(dāng)滑油溫度達(dá)到120℃并保持10 min 后，油封設(shè)備將自動(dòng)進(jìn)入保溫狀態(tài)。

2.3 設(shè)備電氣控制原理

在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作狀態(tài)下，地面油封設(shè)備通過電氣控制系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)的時(shí)序控制信號(hào)，模擬各電磁閥時(shí)序接通工作指令，實(shí)現(xiàn)滑油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行冷油封。

發(fā)動(dòng)機(jī)油封電磁閥共分為2 組控制。

加力點(diǎn)火、KO 停車活門、防喘電磁閥、應(yīng)急放油、主油路OK 調(diào)節(jié)閥為1 組閥。

加力點(diǎn)火連鎖閥、收噴口、N2 調(diào)整閥、減速率、渦輪冷卻、應(yīng)急斷加力為2 組閥。

按照油封工作原理，設(shè)定2 組動(dòng)作電磁閥工作時(shí)序，進(jìn)行交替接通控制，利用地面油封設(shè)備，為電磁閥提供相應(yīng)的時(shí)序控制信號(hào)。

第一組閥時(shí)序：

加力點(diǎn)火、KO 停車活門、防喘電磁閥、應(yīng)急放油、主油路OK 調(diào)節(jié)閥。

第二組閥時(shí)序：

加力點(diǎn)火連鎖閥、收噴口、N2 調(diào)整閥、減速率、渦輪冷卻、應(yīng)急斷加力。

2.4 設(shè)備供油工作原理

當(dāng)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)油封時(shí)，在油封電氣系統(tǒng)控制下，循環(huán)電磁閥和調(diào)低壓電磁閥關(guān)閉，調(diào)高壓電磁閥和油封電磁閥打開。通過設(shè)備油箱內(nèi)的滑油首先經(jīng)液壓泵增壓，部分滑油經(jīng)高壓電磁閥和高壓溢流閥流回油箱，其余滑油則通過油濾、油封電磁閥、單向活門和轉(zhuǎn)閥通過外部導(dǎo)管輸入發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)。油封管路系統(tǒng)內(nèi)的油壓保持在規(guī)定范圍內(nèi)，從而滿足發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部油封工作的需要。

3 工藝試驗(yàn)

3.1 制定發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件中的燃油排出方式

通過外接氮?dú)馄?，利用油封設(shè)備電控程序，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的吹除時(shí)間，反復(fù)吹洗燃油系統(tǒng)，直至放氣管路燃油排盡，排出氣體。達(dá)到對(duì)燃油系統(tǒng)清洗的效果。

3.2 制定向發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)注入滑油方法

通過將油封設(shè)備中的滑油注入發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)，配合PLC 電氣控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件各電磁閥按相應(yīng)時(shí)序工作。電氣控制系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)各電磁閥提供交替工作控制信號(hào)，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)各油路、附件內(nèi)部油封的目的。

3.3 油封效果試驗(yàn)

開展對(duì)比試驗(yàn)，選擇2 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)上熱油封和地面冷油封，油封過程中通過排出的滑油，分別取2 瓶油樣進(jìn)行滑油理化指標(biāo)、閃點(diǎn)的檢測(cè)對(duì)比。

通過化驗(yàn)閃點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，地面冷油封后滑油閃點(diǎn)：157，優(yōu)于機(jī)上熱油封后滑油閃點(diǎn)：155。閃點(diǎn)的高低反映燃油的殘余量，閃點(diǎn)越高說明燃油的含量越低。

經(jīng)試驗(yàn)和理化分析驗(yàn)證，冷油封效果與運(yùn)轉(zhuǎn)油封效果一致，可替代現(xiàn)有油封方式。

4 關(guān)鍵技術(shù)問題及解決措施

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷油封狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥時(shí)序接通的研究

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)上油封方式已在部隊(duì)外場(chǎng)維護(hù)中廣泛使用，但對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)油封方式的油封原理及地面如何模擬機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)工作還不明確，研究發(fā)動(dòng)機(jī)冷油封狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥時(shí)序接通的電氣控制方式是研究的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部油封工作原理，制定發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)各電磁閥接通工作時(shí)機(jī)。研制的地面油封設(shè)備將實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)的時(shí)序控制信號(hào)。保證發(fā)動(dòng)機(jī)各油路、附件全部完成內(nèi)部油封。

4.2 制定發(fā)動(dòng)機(jī)冷油封試驗(yàn)方法確保內(nèi)部油封效果

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)不工作狀態(tài)下，各燃油系統(tǒng)管路壓力的實(shí)現(xiàn)及燃油系統(tǒng)的清洗方式等對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部油封效果有較大影響，研究制定發(fā)動(dòng)機(jī)冷油封工藝方法，確保內(nèi)部油封效果也是研究的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)油封過程中系統(tǒng)油壓的建立條件，制定油封管路系統(tǒng)內(nèi)油壓保持范圍。同時(shí)為避免、燃滑油摻混，論證使用氮?dú)膺M(jìn)行反復(fù)吹洗燃油系統(tǒng)的可行性，制定渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)冷油封工藝方法。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，傳統(tǒng)的熱油封技術(shù)已經(jīng)難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，需在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上利用新研制的地面油封裝置，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷油封（靜態(tài)油封）。尤其是在飛機(jī)修理維護(hù)上，航空維修企業(yè)通過對(duì)油封工藝的改進(jìn)，有效解決因發(fā)動(dòng)機(jī)油封問題影響的生產(chǎn)周期問題，同時(shí)解決了部分發(fā)動(dòng)機(jī)因葉片打傷、涂層掉塊等無(wú)法進(jìn)行熱油封的問題，為發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)廠油封提供了更多的途徑。