渦軸發動機滑油中斷試驗淺析

劉明春 趙建煒 楊建豐

摘 要：以某渦軸發動機滑油中斷試驗為例，提出一種適合的試驗方法，并對該型發動機不同軸承狀態下幾次滑油中斷試驗進行分析研究。通過對幾次滑油中斷試驗中發動機參數變化的分析，總結該類試驗可能存在的現象，采取的應對措施。本文提出的滑油中斷方法和試驗注意事項，對該類試驗的開展有一定的指導意義。

關鍵詞：渦軸發動機；滑油中斷

航空發動機作為高速旋轉機械，滑油對軸承起著潤滑、冷卻以及帶走軸承腔中磨粒的作用，所形成的油膜在一定程度上還有緩沖減震的效果。發動機在運行過程中遭遇故障、機動飛行、重復的瞬間負過載飛行、不正確使用等因素時，其內部齒輪和軸承立即進入無潤滑的極其惡劣的工作環境，齒輪和軸承等傳動元件摩擦副產生的大量摩擦熱使傳動系統內部零部件的溫度隨時間延長而急劇上升，從而導致發動機失效。因此，在研制階段對發動機進行滑油中斷試驗驗證其是否具有設計要求的干運轉能力是十分必要的。

1 問題分析及方案設計

有些發動機滑油管路為外部管路，通過改造其外部滑油路達到滑油通斷的效果。有些發動機，本身結構集成度高，在滑油箱與滑油泵附件之間沒有外部管路。為了滿足試驗要求，達到試驗目的，試驗設備需做相應改造。

發動機在研制過程中，由于狀態變化，滑油中斷試驗一般要進行多次，且每次試驗都存在很大的不確定性，屬于高風險試驗項目。試驗過程中對數據的及時判斷和操作應對對試驗的成敗至關重要。

2 試驗方法

對擬開展滑油中斷的發動機進行調試試驗，檢查發動機工作穩定性，性能錄取試驗結束后取適當滑油做光譜分析，清理磁性屑末檢測信號器，更換滑油濾濾芯。

起動發動機，在到達規定狀態后停留3分鐘，然后切換斷油電磁閥，中止滑油箱向發動機供滑油，同時滑油泵增壓級進口通大氣，在此狀態保持30秒。滑油中斷30s后，立即恢復正常供油，在該狀態停留3分鐘后逐步降低發動機狀態進行剩余試驗直至滑油中斷試驗完成。試驗結束后檢查磁性屑末檢測信號器和滑油濾芯，并取50ml滑油做光譜分析。

3 歷次試驗情況分析

某發動機在研制過程中，由于軸承狀態變化曾進行過數次滑油中斷試驗，就其中3次較典型試驗情況進行介紹。

3.1 裝狀態1軸承

發動機裝國產狀態1軸承進行滑油中斷試驗，發動機在完成校準和試驗準備工作后，開展滑油中斷試驗。發動機至中間功率狀態運行3min，然后接通斷油裝置電源（滑油壓力2.5s下降到負值），約10s時發動機振動開始增大，迅速下拉發動機狀態。下拉過程中出現導葉不跟隨，引起發動機喘振，振動增大加劇。試驗狀態曲線見下圖1。

3.2 裝狀態2軸承

發動機在完成校準和試驗準備工作后，開展滑油中斷試驗。發動機至中間功率狀態運行3min，然后接通斷油裝置電源（滑油壓力2.5s下降到負值），終止滑油箱向發動機供滑油，同時滑油泵增壓級進口通大氣，保持31s，在試驗過程中發動機工作穩定，振動無明顯異常。滑油中斷31s后，立即恢復正常供油（滑油壓力2s恢復到正常），繼續在中間功率狀態運行3min，并完成后續試驗內容，發動機通過試驗，試驗狀態曲線見下圖2。

3.3 裝狀態3軸承

發動機裝狀態3軸承開展滑油中斷試驗，中斷約10S后振動突然增大，聲音低沉。迅速恢復供油，發動機振動有所下降，振動穩定后下拉發動機狀態，試驗中止。試驗狀態曲線見下圖3。

4 結論

根據數次滑油中出現的狀況，可總結一下結論，供后續滑油中斷試驗參考：

（1）開展滑油中斷試驗前，增加斷油裝置考核內容，確保斷油和恢復供油的可靠性。

（2）滑油中斷試驗過程，如果發生振動超限異常情況，先恢復發動機滑油供給。恢復滑油供給后，發動機振動回落到正常限制范圍內后正常停車。若恢復滑油供給后，發動機振動沒有下降，再采取緊急停車措施。

（3）斷油時擠壓油膜阻尼器減震效果減弱，中斷滑油供給后，振動有所增大是合理現象。若滑油中斷試驗期間振動速度總量無發散趨勢，且處于瞬態限制值之內則不影響滑油中斷實驗的進行。

（4）滑油中斷試驗存在很大的不確定性，需有完善的應急預案。

參考文獻：

[1]張寶誠.航空發動機試驗和測試技術[M].北京航空航天大學出版社，2005.

[2]陳益林.航空發動機試車工藝[M].北京航空航天大學出版社，2010.