某型涡轴发动机轴承腔漏油故障分析研究

杨家旺

摘 要：某型涡轴发动机A轴承腔在地面试验中多次出现漏油故障，本文首先对滑油系统工作原理进行介绍，对故障进行分析，建立故障树，从分解检查、设计复查和串装试验三个方面对故障树底事件逐一排查，确定回油路节流和封严失效是造成漏油的原因，提出整改措施并进行试验验证，提供了一种内管路滑油系统排故思路和方法。

关键词：航空发动机;漏油;故障分析

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0053-02

滑油系统是航空发动机的重要工作系统，它为发动机转动部件提供润滑和冷却，是发动机长时间正常运转的保证[1][2]。

随着航空发动机技术的发展，滑油系統流路设计逐步融入部件结构中，很大程度上减少了滑油外部管路数量，但同时也增加了滑油系统的结构复杂性，滑油系统一旦出现故障，排故难度将大大增加。

某型涡轴发动机（以下简称发动机）滑油系统由供油子系统、回油子系统和通风子系统组成。发动机滑油系统工作流程为：滑油箱→滑油泵（增压级）→滑油滤→各润滑部位（附件传动箱、前轴承腔（A腔）、燃气涡轮轴承腔（B腔）、动力涡轮轴承腔（C腔））→滑油泵（回油级）→磁性屑末检测信号器→燃滑油散热器→空气散热器→滑油箱，如图1所示。

A轴承腔有A前、A后两条回油路，回油管路均布置在机匣内部，机匣间通过两端带密封胶圈的套管连接。其回油流程为：前机匣→涡流机匣→主机匣→附件机匣→滑油泵A前、A后回油级→总回油路→滑油箱。

本文以发动机试验过程中出现A轴承腔漏油故障为例，对内管路滑油系统的排故思路和流程进行详细介绍和总结，可供其它发动机借鉴。

1 故障现象

某型发动机在首次装配上台的科研试车过程中多台出现A轴承腔漏油故障，故障现象具有以下特点：

（1）A轴承腔滑油回油温升（回油温度与供油温度的温差，简称回油温升）首先快速升高，随后滑油供油温度（简称滑油温度）快速升高，滑油温度升高一段时间后，A轴承腔出现滑油泄漏，A腔回油温升在2分钟内快速上升了约20℃以上，同时滑油温度快速上升至120℃以上;（2）故障多出现在发动机运行的低状态（地慢和空慢状态）;（3）滑油回油至油箱时油液中一般含大量气泡。

2 故障分析和排查

根据故障现象和滑油系统运行原理，建立A腔漏油故障树，从发动机分解检查、设计复查和串装试验三个方面，对故障树的底事件进行逐项排查。

2.1 故障树

以A轴承腔漏油为顶事件，建立故障树（图2），从封严失效、供油过量、回油不畅三个方向查找故障原因。

2.2 故障原因

对故障树底事件进行逐项排查，确定故障原因如下：

（1）主机匣、前机匣、涡流机匣和附件机匣内滑油回油管路存在节流;（2）附件机匣与主机匣安装接合面之间干涉，且存在装配不当，致使机匣间的滑油管路连接套管封严失效;（3）机匣间滑油管路套管密封胶圈实际压缩量不足，会导致回油管路漏气。

2.3 故障机理分析

回油管路节流、封严失效和漏气都会较大程度上降低A腔回油泵的回油能力，引起A腔回油不畅，最终导致腔内积油，油液在高速转动轴承的搅动下产生较多热量，导致A腔回油温升和滑油温度快速升高，积油达到一定量后，滑油通过封严间隙向外泄漏。

故障大多出现在发动机低状态，是因为低状态时，回油泵转速低，回油能力较弱，且轴承腔内压力为负压，不利于滑油回油，管路节流和漏气更容易导致系统回油失效;发动机处于大状态，回油泵转速高，回油能力充足，且轴承腔压力为正值，有利于系统回油，在一定程度上能克服管路节流和漏气对系统回油的影响。

故障发动机滑油回油箱时带有大量气泡，是因为密封失效导致回油泵抽气，气体随油液回到油箱的结果。

3 故障排除措施及试验验证

3.1 故障排除措施

针对故障原因，从装配工艺、零件质量及验收试验三个方面制定以下整改措施：

（1）调整装配工艺，制定装配细则，保证装配精度;（2）更换压缩量合适的胶圈，并在机匣接合面之间增加涂胶工艺，增加密封性能;（3）进行设计复查，提高零件铸造、加工精度;（4）增加相关部件装机前滑油流量试验，通过试验提前发现问题。

3.2 试验验证

为验证措施的有效性，在9台故障发动机上实施了整改措施，这些故障发动机在更换胶圈、机匣接合面涂胶并实施了新的装配工艺后，故障消除，发动机工作正常。

4 结语

通过排查，确定涡流机匣与前机匣、附件机匣与主机匣之间接合面密封失效、机匣流路回油节流和胶圈压缩量不足是造成漏油的主要原因。针对故障原因，制定整改措施，严格控制零部件的加工、验收以及装配工艺，排故措施的有效性在9台故障发动机上得到了验证。

本文的排故思路和措施，可为该型号后续研制及其它型号核心机的研制提供参考。

参考文献

[1] 孙护国，霍武军，于海滨.航空发动机滑油系统监控与诊断技术[J].航空科学技术，2000（4）：23-24.

[2] 李国权.航空发动机滑油系统的现状及未来发展[J].航空发动机，2011，37（6）：49-52.