某型高涵道比渦扇發動機滑油壓力低故障分析*

劉愛中，陳淑仙，尚永鋒，李世林

（中國民用航空飛行學院航空工程學院，四川廣漢 618307）

0 引言

航空燃氣渦輪發動機滑油系統的主要功用是為發動機軸承、齒輪等部件提供潤滑和冷卻，以保證發動機可靠工作。正常工作時，滑油壓力在一定程度上反映了供往發動機的滑油量，它是決定潤滑和冷卻效果的關鍵因素之一，滑油壓力需維持在一定的范圍內才能保證可靠潤滑和冷卻，因此現代飛機通常需要監控發動機滑油壓力。滑油壓力異常是發動機使用中出現較多的滑油系統故障[1-5]，滑油壓力過高，則容易損壞管路接頭；滑油壓力過低則供油量少，對發動機的潤滑冷卻不足，可能導致發動機壽命下降，甚至造成發動機損壞。因此在發動機使用和維護過程中有必要對滑油壓力異常狀況給與足夠的關注。

本文針對某型高涵道比渦扇發動機，分析其滑油系統工作原理，在此基礎上分析滑油壓力低故障原因，并給出排故方案。

1 滑油系統的基本工作原理

某型發動機滑油系統包含滑油儲存、滑油分配和滑油指示三個系統。

滑油儲存系統的主要部件是滑油箱，主要功用是儲存發動機滑油，滑油箱上有油量觀察窗、油量傳感器、加油口，滑油箱分別與供油管、回油管和通氣管路相連。

滑油分配系統包含三個子系統，即供油、回油和通風系統，如圖1所示。在增壓泵的作用下，滑油從滑油箱流出，經防漏活門至增壓泵，增壓后滑油流過供油濾，然后分三路分別供往發動機前收油池和轉換齒輪箱、后收油池、附件齒輪箱。在回油泵的作用下，各路滑油首先經過各自的磁屑探測器和回油泵，然后流經共用的回油濾組件、伺服燃油加熱器、主燃油/滑油熱交換器回到滑油箱。通氣系統的主要部件是通氣管路和油氣分離器。滑油箱通過通氣管路連通前收油池，齒輪箱通過內部氣路連通前收油池。前、后收油池分別通過一個油氣分離器將分離后的空氣通至低壓轉子軸內的中央通氣管，空氣在該管路后端通過火焰阻燃器后通至發動機排氣錐體內部，然后通至機外。

圖1 某型發動機滑油分配系統

發動機滑油指示系統監控滑油箱油量、滑油壓力、滑油溫度、滑油油濾狀況，并在駕駛艙顯示這些信息。

2滑油壓力指示及低壓警告

滑油壓力由傳感器測量，并在公用顯示組件（CDU）上顯示。實際測量和顯示的滑油壓力是滑油供油泵出口（前收油池/轉換齒輪箱供油管）和轉換齒輪箱內部通氣之間的壓力差。

CDU同時以垂直指示器和數字指示器顯示左、右發動機的滑油壓力，以磅/英寸2(PSI)為單位，如圖2所示。垂直指示器上有兩個分度線，上面為琥珀色，下面為紅色。琥珀色區為滑油壓力的警戒值，當滑油壓力低至琥珀色區域，數字、數字方框和指針都變為琥珀色，以提醒機組注意。紅色分度線為滑油壓力極限值，如果滑油壓力低至紅色區，數字、方框和指針均變為紅色的，此時滑油壓力超出極限范圍。圖2（a）為滑油壓力正常時的指示，圖2（b）為右發動機滑油壓力低的指示情況。

在駕駛艙公用顯示組件上，每臺發動機還有一個滑油壓力低警告燈，當滑油壓力高于紅線值，該指示燈處于熄滅狀態；當滑油壓力到達紅區，該指示燈開始閃爍，閃爍10秒后若滑油壓力仍在紅區，則該指示燈保持常亮。在起飛和著陸期間，滑油壓力低指示燈的閃爍會受到抑制，防止干擾機組的操作注意力。在發動機起動時，滑油壓力低于警戒值或極限值是正常現象，因此起動時EEC會防止滑油壓力指示變為琥珀色或紅色。

圖2 滑油壓力指示

圖3 滑油壓力范圍

正常滑油壓力范圍是隨著發動機工作狀態而變化的，圖3給出了滑油壓力的正常范圍、警戒范圍隨發動機高壓轉子轉速（N2）的變化情況，圖3中的琥珀色區和紅色區與滑油壓力指示器上的琥珀色和紅色分度線對應。

準備起飛時，若滑油壓力低至琥珀色區，則不能滿足起飛功率的需要，因此不能起飛，必須滑回檢查；飛行中，若滑油壓力在琥珀色區，機組需密切監控滑油壓力和滑油溫度。無論是準備起飛時還是空中巡航時，只要滑油壓力低至紅色區，機組必須執行發動機停車程序，防止發動機損壞。

3 故障原因分析及排故程序

通常滑油壓力低至紅區（≤13PSI）時，發動機允許在起飛或巡航功率工作的最長時間是10 s，允許在慢車功率工作的最常時間是30 s。當超過這個時間限制時，必須更換發動機并將換下的發動機返廠維修。若沒超過這個時間限制，或滑油壓力僅在琥珀色區，則可對發動機進行排故。

由于滑油壓力傳感器感受的是供油壓力和通氣壓力的壓力差，因此滑油壓力低可能是由于供油壓力過低或通氣壓力過高造成。根據前文對滑油系統工作原理的分析，可能造成滑油供油壓力低的因素主要有滑油箱油量低、油箱供油口濾網堵塞、供油管路變形和凹陷、供油泵失效等；可能造成滑油通氣壓力低的因素主要有火焰阻燃器堵塞、通氣管路堵塞等。對以上可能原因的排查，一般遵循檢查工作由易到難、部件可靠性由低到高的順序進行，這樣可以更高效地排故，因此還需對每個部件的檢查方法進行分析。

當系統中有堵塞物時，磁屑探測器、供油濾、回油濾等部件中均有可能存在碎屑，因此應首先檢查排除；油箱油量低，可通過添加滑油糾正；油箱供油口濾網堵塞的檢查則需要先對油箱放油，放油后再通過放油孔對油箱內部進行孔探檢查；管路損傷可進行目視檢查；油泵裝于潤滑組件的殼體內，即使失效了也不容易檢查，且油泵的可靠性較高，因此應在最后才考慮油泵失效，并直接更換潤滑組件；火焰阻燃器堵塞可利用手電筒進行目視檢查。根據以上各部件的檢查方法，綜合考慮檢查工作的復雜程度和部件的可靠性，排查順序應為：磁屑探測器—供油濾和回油濾—油箱油量—管路—火焰阻燃器—油箱濾網—供油泵。圖4給出了具體的排故流程。

圖4 排故流程圖

4 結論

通過對發動機滑油壓力指示原理及滑油壓力低故障的分析，得到以下結論：

（1）滑油壓力低的可能原因包括：滑油箱油量低、油箱供油口濾網堵塞、供油管路變形和凹陷、供油泵失效、火焰阻燃器堵塞等；

（2）對故障原因進行排查時，應遵循工作復雜性由易到難、部件可靠性由低到高的順序，故某型發動機滑油壓力低的排故順序為：磁屑探測器—供油濾和回油濾—油箱油量—管路—火焰阻燃器—油箱濾網—供油泵。

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