某型高涵道比涡扇发动机滑油压力低故障分析*

2015-05-13刘爱中陈淑仙尚永锋李世林

机电工程技术 2015年10期

刘爱中，陈淑仙，尚永锋，李世林

（中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川广汉 618307）

0 引言

航空燃气涡轮发动机滑油系统的主要功用是为发动机轴承、齿轮等部件提供润滑和冷却，以保证发动机可靠工作。正常工作时，滑油压力在一定程度上反映了供往发动机的滑油量，它是决定润滑和冷却效果的关键因素之一，滑油压力需维持在一定的范围内才能保证可靠润滑和冷却，因此现代飞机通常需要监控发动机滑油压力。滑油压力异常是发动机使用中出现较多的滑油系统故障[1-5]，滑油压力过高，则容易损坏管路接头；滑油压力过低则供油量少，对发动机的润滑冷却不足，可能导致发动机寿命下降，甚至造成发动机损坏。因此在发动机使用和维护过程中有必要对滑油压力异常状况给与足够的关注。

本文针对某型高涵道比涡扇发动机，分析其滑油系统工作原理，在此基础上分析滑油压力低故障原因，并给出排故方案。

1 滑油系统的基本工作原理

某型发动机滑油系统包含滑油储存、滑油分配和滑油指示三个系统。

滑油储存系统的主要部件是滑油箱，主要功用是储存发动机滑油，滑油箱上有油量观察窗、油量传感器、加油口，滑油箱分别与供油管、回油管和通气管路相连。

滑油分配系统包含三个子系统，即供油、回油和通风系统，如图1所示。在增压泵的作用下，滑油从滑油箱流出，经防漏活门至增压泵，增压后滑油流过供油滤，然后分三路分别供往发动机前收油池和转换齿轮箱、后收油池、附件齿轮箱。在回油泵的作用下，各路滑油首先经过各自的磁屑探测器和回油泵，然后流经共用的回油滤组件、伺服燃油加热器、主燃油/滑油热交换器回到滑油箱。通气系统的主要部件是通气管路和油气分离器。滑油箱通过通气管路连通前收油池，齿轮箱通过内部气路连通前收油池。前、后收油池分别通过一个油气分离器将分离后的空气通至低压转子轴内的中央通气管，空气在该管路后端通过火焰阻燃器后通至发动机排气锥体内部，然后通至机外。

图1 某型发动机滑油分配系统

发动机滑油指示系统监控滑油箱油量、滑油压力、滑油温度、滑油油滤状况，并在驾驶舱显示这些信息。

2滑油压力指示及低压警告

滑油压力由传感器测量，并在公用显示组件（CDU）上显示。实际测量和显示的滑油压力是滑油供油泵出口（前收油池/转换齿轮箱供油管）和转换齿轮箱内部通气之间的压力差。

CDU同时以垂直指示器和数字指示器显示左、右发动机的滑油压力，以磅/英寸2(PSI)为单位，如图2所示。垂直指示器上有两个分度线，上面为琥珀色，下面为红色。琥珀色区为滑油压力的警戒值，当滑油压力低至琥珀色区域，数字、数字方框和指针都变为琥珀色，以提醒机组注意。红色分度线为滑油压力极限值，如果滑油压力低至红色区，数字、方框和指针均变为红色的，此时滑油压力超出极限范围。图2（a）为滑油压力正常时的指示，图2（b）为右发动机滑油压力低的指示情况。

在驾驶舱公用显示组件上，每台发动机还有一个滑油压力低警告灯，当滑油压力高于红线值，该指示灯处于熄灭状态；当滑油压力到达红区，该指示灯开始闪烁，闪烁10秒后若滑油压力仍在红区，则该指示灯保持常亮。在起飞和着陆期间，滑油压力低指示灯的闪烁会受到抑制，防止干扰机组的操作注意力。在发动机起动时，滑油压力低于警戒值或极限值是正常现象，因此起动时EEC会防止滑油压力指示变为琥珀色或红色。

图2 滑油压力指示

图3 滑油压力范围

正常滑油压力范围是随着发动机工作状态而变化的，图3给出了滑油压力的正常范围、警戒范围随发动机高压转子转速（N2）的变化情况，图3中的琥珀色区和红色区与滑油压力指示器上的琥珀色和红色分度线对应。

准备起飞时，若滑油压力低至琥珀色区，则不能满足起飞功率的需要，因此不能起飞，必须滑回检查；飞行中，若滑油压力在琥珀色区，机组需密切监控滑油压力和滑油温度。无论是准备起飞时还是空中巡航时，只要滑油压力低至红色区，机组必须执行发动机停车程序，防止发动机损坏。

3 故障原因分析及排故程序

通常滑油压力低至红区（≤13PSI）时，发动机允许在起飞或巡航功率工作的最长时间是10 s，允许在慢车功率工作的最常时间是30 s。当超过这个时间限制时，必须更换发动机并将换下的发动机返厂维修。若没超过这个时间限制，或滑油压力仅在琥珀色区，则可对发动机进行排故。

由于滑油压力传感器感受的是供油压力和通气压力的压力差，因此滑油压力低可能是由于供油压力过低或通气压力过高造成。根据前文对滑油系统工作原理的分析，可能造成滑油供油压力低的因素主要有滑油箱油量低、油箱供油口滤网堵塞、供油管路变形和凹陷、供油泵失效等；可能造成滑油通气压力低的因素主要有火焰阻燃器堵塞、通气管路堵塞等。对以上可能原因的排查，一般遵循检查工作由易到难、部件可靠性由低到高的顺序进行，这样可以更高效地排故，因此还需对每个部件的检查方法进行分析。

当系统中有堵塞物时，磁屑探测器、供油滤、回油滤等部件中均有可能存在碎屑，因此应首先检查排除；油箱油量低，可通过添加滑油纠正；油箱供油口滤网堵塞的检查则需要先对油箱放油，放油后再通过放油孔对油箱内部进行孔探检查；管路损伤可进行目视检查；油泵装于润滑组件的壳体内，即使失效了也不容易检查，且油泵的可靠性较高，因此应在最后才考虑油泵失效，并直接更换润滑组件；火焰阻燃器堵塞可利用手电筒进行目视检查。根据以上各部件的检查方法，综合考虑检查工作的复杂程度和部件的可靠性，排查顺序应为：磁屑探测器—供油滤和回油滤—油箱油量—管路—火焰阻燃器—油箱滤网—供油泵。图4给出了具体的排故流程。