练 兵，张鸣鸣，王 军，陈 斐

（1．空装驻襄阳地区军事代表室，湖北 襄阳 441002；2．襄阳航泰动力机器厂，湖北 襄阳 441002）

某型航空涡轮风扇发动机起动时，需要辅助动力装置提供一定压力的压缩空气，带动空气起动机来起动航空涡轮风扇发动机。辅助动力装置为独立的动力源，它的正常工作是保证航空涡轮风扇发动机顺利起动的关键，而滑油系统是辅助动力装置正常工作的重要保障系统，辅助动力装置工作过程中，如果滑油泄漏，滑油量减少，会影响滑油系统的润滑，导致辅助动力装置工作异常，航空涡轮风扇发动机无法正常起动。

1 故障现象

2022年6月，在某型辅助动力装置在地面起动航空涡轮风扇发动机过程中，发现辅助动力装置尾喷管处出现冒白烟现象，关停辅助动力装置后，检查尾喷管出口有滑油油迹，更换辅助动力装置后故障排除。

2 辅助动力装置及其滑油系统工作原理

2.1 辅助动力装置工作原理

辅助动力装置主要为航空涡轮风扇发动机起动提供压缩空气。该装置主要包括燃油系统、滑油系统、空气系统、起动系统。按下辅助动力装置“起动—停车”按钮后，接通辅助动力装置控制盒电子电路，起动电机开始转动，带转辅助动力装置，燃油电磁活门和滑油电磁活门打开，燃油泵将所需的燃油供给燃油系统，并向点火系统供电。带转过程中，控制盒接收到从转速传感器输入的转速信号后，向电液伺服阀提供微小电流，控制燃油回油流量，只允许少量燃油进入燃烧室进行燃烧。当转速到达约1 000 r/min时，燃烧室的混合气被点燃，提高了辅助动力装置两级涡轮功率；辅助动力装置转速增大，稳定在25 000 ～30 000 r/min；随着辅助动力装置转速的增加，控制盒增大了供给电液伺服阀的控制电流，燃油回油流量减少；供给燃烧室的燃油量增加，转速进一步增加，在转速到达35 100 r/min时，控制盒切断起动电机和点火装置的电源。此后辅助动力装置在控制盒的控制下，将转速自动地稳定在慢车转速43 800 r/min。辅助动力装置起动成功后，按下航空涡轮风扇发动机起动按钮，为航空涡轮风扇发动机提供压缩空气[1]。

2.2 辅助动力装置滑油系统工作原理

辅助动力装置滑油系统主要由①滑油箱、②滑油泵、③滑油分配器、④空气发生器、⑤滑油电磁活门、⑥燃油电磁活门、⑦安全活门等组成（见图1），用于确保辅助动力装置的润滑，滑油系统为闭式循环系统。

图1

辅助动力装置起动时，起动电动机带动传动机匣内的齿轮转动，驱动滑油泵从滑油箱抽取滑油，把它输送到滑油分配器，滑油分配器中设有一个膜片活门，膜片活门通过感受辅助动力装置燃油系统供油压力，打开通向辅助动力装置减速传动盒和轴承机匣轴承室的滑油通路，滑油流入减速传动盒和轴承机匣，用于润滑减速传动盒轴承及齿轮、轴承机匣的轴承，轴承机匣封严结构采用迷宫封严方式（篦齿封严结构）；润滑后的滑油经滑油电磁活门靠自重流回滑油箱。滑油电磁活门关闭时，可防止滑油从滑油箱倒流向辅助动力装置；安全活门和燃油电磁活门（通气）用于防止滑油系统滑油箱内压力过高及滑油泄露。

3 故障可能定位与试验验证

3.1 故障可能定位

根据辅助动力装置及滑油系统工作原理、故障现象分析，辅助动力装置工作时，在尾喷管处出现冒白烟现象的可能原因有三种：

（1）轴承机匣封严失效。轴承机匣轴承支座涡轮端的滑油腔迷宫封严套封严效果变差，滑油漏出，在尾喷管处出现冒白烟现象。

（2）滑油电磁活门工作异常。辅助动力装置工作过程中，滑油电磁活门未打开，滑油回油管路处于关闭状态，滑油积存在轴承机匣轴承支座与滑油电磁活门进油口相连的管路内，滑油积存到一定量时，从轴承支座上迷宫封严套漏出，在尾喷管处出现冒白烟现象。

（3）燃油电磁活门(通气)工作异常。辅助动力装置工作过程中，燃油电磁活门未打开，导致滑油箱内的空气无法排出，滑油箱内压力增加，滑油回油受阻，滑油从轴承机匣轴承支座上迷宫封严套漏出，在尾喷管处出现冒白烟现象。

3.2 试验验证

3.2.1 故障复现试验

外观检查故障辅助动力装置，发现尾喷管内部有滑油痕迹，其他机件外观检查无异常。

清除故障辅助动力装置尾喷管内部滑油痕迹后，将辅助动力装置安装在试车台架上，试车前用手转动离心叶轮，转子转动灵活。使用台架工艺附件（含燃油电磁活门（通气）、滑油电磁活门、滑油箱等），在起动、87%、100%状态下试车，试车过程中检查尾喷管无冒白烟现象，滑油压力、滑油消耗量符合工艺规定，密封性合格。试车结束后静置一段时间，检查辅助动力装置尾喷管处无油迹，离心叶轮处无油迹。可排除轴承机匣轴承支座上迷宫封严套封严失效，导致尾喷管处冒白烟的可能。

将试车台架上的工艺附件燃油电磁活门（通气），更换为随辅助动力装置返回的燃油电磁活门（通气），在起动、87%、100%状态下，试车过程中检查尾喷管处无冒白烟现象，滑油压力、滑油消耗量符合工艺规定，密封性合格。试车结束后静置一段时间，检查辅助动力装置尾喷管处无油迹，离心叶轮处无油迹。可排除燃油电磁活门（通气）工作异常，导致尾喷管处冒白烟的可能。

将试车台架上的工艺附件滑油电磁活门，更换为随辅助动力装置返回的滑油电磁活门，在起动、87%、100%状态下，试车过程中检查尾喷管出现冒白烟现象；试车结束后静置一段时间，检查辅助动力装置尾喷管出口有油迹，确认为滑油，检查离心叶轮处有油迹。确认导致尾喷管处冒白烟是滑油电磁活门工作异常造成的。

通过试验验证，在确认滑油电磁活门工作异常导致尾喷管处冒白烟后，为查明故障产生的真正原因，对滑油电磁活门进行了进一步的检查。

3.2.2 滑油电磁活门检查

在不通电的情况下，在滑油电磁活门进油管口充入滑油，检查滑油电磁活门出油管口处无滑油漏出，表明滑油电磁活门处于密封状态。

用兆欧表测量插头插针（“-”“+”）与壳体之间的绝缘电阻值为0（技术要求插针与壳体之间的绝缘电阻值不低于20 MΩ），不符合技术文件要求。

分开滑油电磁活门线圈和插座部分，发现插座后的导线（-）绝缘层烧熔，金属丝露出，导线（+）有轻微烧熔痕迹，金属丝露出，与壳体相接，形成短路。线圈壳体端面和插头内端面有烧伤痕迹（见图2），且导线有重叠现象。

图2

检查滑油电磁活门其他零组件未见异常。通过对滑油电磁活门的进一步分解检查，确认滑油电磁活门导线与壳体之间存在短路。滑油电磁活门主要由①线圈组件、②衔铁、③插座、④活门体、⑤ 盖 、⑥弹簧、⑦锥体组成(见图3)。正常情况下，滑油电磁活门通电后，芯杆向上移动，打开滑油进油管口与出油管口之间的油路。断电时，芯杆在弹簧弹力的作用下将密封锥体压向活门体，关闭滑油进油管口与出油管口之间的油路。由于滑油电磁活门导线与壳体之间存在短路，通电后，芯杆无法向上移动，滑油进油管口与出油管口之间的油路始终处于关闭状态。

图3

4 故障机理分析

辅助动力装置起动时，起动电动机带动传动机匣内的齿轮转动，滑油泵从滑油箱抽取滑油，把它输送到滑油分配器，然后通过滑油分配器向辅助动力装置减速传动盒和轴承机匣轴承室输送润滑用的滑油，润滑后的滑油经滑油电磁活门流回滑油箱。本次故障发生是由于滑油电磁活门电气线路存在短路，滑油回油通道未打开，润滑后的滑油无法正常流回滑油箱，积存在轴承机匣轴承支座与滑油电磁活门进油口相连的管路内，积存一定量后，滑油从轴承机匣轴承支座上的迷宫封严套（篦齿封严结构）漏出，进入排气通道，在高温的作用下，滑油汽化，随气流流向尾喷管，使尾喷管处出现冒白烟现象。

5 结论

辅助动力装置尾喷管冒白烟的原因是滑油电磁活门工作异常，滑油电磁活门工作异常的原因是滑油电磁活门导线短路。为防止滑油电磁活门导线短路故障的产生，可在导线表面增加导线防护套；同时合理控制导线长度，防止导线重叠压伤。