某渦軸發動機起停姿態下潤滑系統特性試驗分析

張婷婷 余索遠 張歡

摘 要：本文介紹了某渦軸發動機起停姿態試驗方案及過程，對該發動機起停姿態下的潤滑系統特性進行了驗證分析。發動機在極限姿態條件下，滑油箱按最小加油量加油時，滑油系統回油可靠;在整個試驗過程中，滑油系統增壓泵中未出現吸入空氣造成發動機滑油壓力低報警情況;試驗后，分解檢查發動機配套軸承、齒輪，無滑油油泥或結焦物的附著，未出現明顯的機械損傷;將起停姿態上仰角限制值調整為上仰+13°橫滾0°、上仰+13°橫滾+15°、上仰+13°橫滾-10°。

關鍵詞：渦軸發動機;潤滑系統;起停姿態試驗;驗證分析

中圖分類號：V233 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0060-02

《航空發動機適航規定》（CCAR-33R2）中第33.71條（a）款規定“每一潤滑系統在航空器預期使用的飛行姿態和大氣條件下，必須能正常地工作。”為了滿足上述條款要求，某渦軸發動機通過開展姿態試驗，對其起動和停車姿態下（以下簡稱起停姿態）潤滑系統特性進行分析。

1 試驗方案

本次試驗在室內姿態臺進行，整個試驗過程中，發動機采用自動控制模式，在無負載下運行且不連接測功器。

某渦軸發動機的安裝使用手冊中規定能夠在以下姿態點正常起動、停車：

下俯角-11°和橫滾角0°

下俯角-11°和橫滾角+15°

下俯角-11°和橫滾角-15°

上仰角+16°和橫滾角0°

上仰角+16°和橫滾角+15°

上仰角+16°和橫滾角-15°

發動機將通過依次完成上述姿態角度的起停姿態試驗，檢查其在地面起停姿態下的軸承腔泄漏情況及潤滑系統的供、回油情況等。

2 試驗過程及結果

2.1 試驗過程

在發動機起停姿態試驗開始前，發動機調整至水平姿態，向發動機滑油箱注入滑油至最小液位（2.9L），起動發動機到地面慢車（XNPT = 15540rpm），運行10分鐘，停車。

（1）調整發動機至試驗姿態，并至少保持發動機在當前試驗姿態15分鐘;在發動機起動前檢查和標記滑油箱液面刻度;

（2）在該姿態下起動發動機到地面慢車轉速（XNPT=

15540rpm），運行10分鐘。記錄各參數。然后加速發動機到飛慢轉速（XNPT=21000rpm），運行20分鐘，停車;

（3）發動機運行時，判斷是否存在外部泄漏情況;記錄各測試參數;注意停車過程中是否有異響;記錄余轉時間;

（4）在起動/連續工作/停車試驗過程中，觀察前滑油排漏口的漏油情況并記錄;如果存在漏油，測出漏油量;

（5）停車后15分鐘左右檢查滑油液位，如出現目視可見的液位下降情況，則加油到試驗前標記的液位處，并記錄加油量，該加油量即為該姿態下的滑油消耗量。如目視觀察液位無下降，則無需加油;

完成一個起停姿態后，調整發動機到下一個起停姿態點，重復上述（1）～（5）的試驗步驟，直至完成表1中所有要求的起停姿態點。

2.2 試驗結果

起停姿態試驗過程中，發動機運行穩定，未出現滑油泄漏現象，潤滑系統供、回油可靠。由圖1～圖6可知，試驗過程中，滑油壓力隨燃氣渦輪轉速的增大而升高，隨滑油溫度的升高而下降，符合其正常變化特性，未出現異常的波動或下降，也未出現因增壓泵吸入空氣造成滑油壓力低報警。

發動機在下俯-11°的三個姿態點試驗停車（XNH=0）后，靜置過程中，無滑油泄漏;在上仰+16°的三個姿態點試驗停車（XNH=0）后，靜置過程中，尾噴口處均有少量的滑油泄漏，具體漏油情況見表2。

3 起停姿態上仰角漏油分析

發動機在上仰+16°橫滾0°、上仰+16°橫滾+15°、上仰+16°橫滾-15°起停姿態試驗時，在停車（XNH=0）靜置（4～9）分鐘后出現了最大約7.3ml外部滑油泄漏。這是由于在靜置過程中，軸承腔內壁面上的滑油在重力作用下慢慢沉積到后軸承腔內，此時發動機處于傾斜狀態，篦齒封嚴處也無引氣封嚴，沉積到后軸承腔內的滑油在重力作用下漫過該軸承腔的后封嚴篦齒，經動力渦輪流道流至尾噴管（含有滑油的軸承腔通風油霧也排至尾噴口處）。滑油泄漏的路徑示意圖見圖7。

4 結論及建議

某渦軸發動機在整個姿態試驗過程中，滑油系統增壓泵中未出現吸入空氣造成發動機滑油壓力低報警情況;在起停姿態極限條件下，滑油系統能夠可靠的供、回油。

發動機在上仰+16°的三個姿態點停車后出現滑油泄漏，不能滿足發動機起停姿態上仰角限制值的設計要求，為了進一步確保使用安全，建議調整發動機起停姿態上仰角度限制值，并重新進行試驗驗證。

參考文獻

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