航空飛行器發動機滑油系統磨損檢測技術應用研究

摘?要：滑油系統作為航空飛行器發動機重要組成部分，其運行磨損狀況會對航空發動機使用壽命及飛行安全產生直接影響，因此針對滑油系統的磨損狀況進行檢測也極為重要。本文首先概述了發動機磨損機理和主要原因，隨后就滑油磨損檢測技術方法和操作要點展開了簡要分析。

關鍵詞：航空飛行器;發動機;滑油系統磨損

滑油系統是航空飛行器發動機的組成之一，其作用是提供一定的壓力，讓滑油在壓力作用下進入到發動機和傳動系統的齒輪嚙合處，起到潤滑作用，減少運行中的磨損。因此，滑油系統是否持續供給、滑油品質是否符合標準等，都會直接影響發動機和傳動系統的運行磨損。滑油系統磨損檢測技術的原理就是通過提取和分析滑油成分，預測和監控發動機磨損情況，為發動機的維護與檢修提供參考。因此，熟練掌握滑油系統磨損檢測技術也成為保障航空飛行器運行安全的一種有效策略。

1 航空飛行器發動機滑油系統磨損機理

為了提高發動機運行效率，在生產制造過程中都會對零部件的運動面進行拋光，以減少運動時的阻力。但是受到技術水平、加工成本等諸多因素的限制，部件表面不可能達到絕對光滑。當發動機高速運轉時，其中凸起的部分會受到摩擦，隨著摩擦時間的增長，磨損問題也會更加嚴重。另外，摩擦過程中還會產生擠壓作用，導致凸起部位從“細長”變成“短粗”，當大量的凸起被摩擦、壓縮后，從宏觀上觀察發動機部件，就會發現明顯的磨損情況。其中，像軸承、擋油圈、滑油泵等部位，由于長期處于高速運轉狀態，磨損情況更加明顯。

2 發動機滑油系統的主要結構

滑油系統是一個封閉式、循環系統，清潔的潤滑油在壓力作用下，從存儲室進入到發動機的軸承、齒輪等部位，完成潤滑作用。然后經過潤滑后剩余的潤滑油，會被重新收集起來，經過清潔、過濾后，循環使用。滑油系統磨損檢測的原理，就是將重新收集起來的潤滑油，取樣進行成分分析。與加入之前的潤滑油進行成分對比，從而得出發動機磨損嚴重程度的結論。一般來說發動機滑油系統的組成主要分為三個子系統，分別為：

（1）供油系統。當發動機啟動并穩定運行后，供油泵開始增壓，將壓力提升到一定數值，此時打開滑油箱的活塞。在壓力作用下，將滑油箱中的滑油吸出。沿著輸油管進入到過濾器內。在過濾器的輸出端，分別有多個輸油孔，每個輸油孔對應一條輸油管，分別將滑油輸送給發動機的各個部件，例如軸承、傳動齒輪等。

（2）回油系統。由于供油過程是持續的，因此滑油在完成潤滑作用后，還會有一部分剩余。剩余的滑油會統一匯集到收油池中。然后當池內滑油達到一定量后，啟動抽油泵，將積累的滑油抽出并輸送到分離器。進行分離、過濾，將清潔后的滑油重新送入滑油箱，與新加入的清潔滑油重新使用。

（3）通風系統。發動機在高溫環境下工作，會使得部分滑油氣化，導致發動機內部滑油氣體濃度增加。這些油蒸汽除了會增加火災風險外，還會附著在部件表面，吸附灰塵形成油垢，影響散熱性能。通風系統可以將油蒸汽吹出，保證發動機在良好環境下運行。

3 航空飛行器發動機滑油系統磨損檢測的保障措施

在實際中監測發動機磨損情況時，容易受到外界因素干擾，導致最終的檢測、分析結果不精確。結合以往的工作經驗，需要采取以下幾點措施，為該技術的運用提供良好的保障：首先，要加強發動機運行環境管理，發動機在使用一段時間后，容易在部件表面粘附一些灰塵，并在油蒸汽或是潤滑油的影響下，形成一層厚厚的油垢。這些油垢會污染滑油，導致檢測結果失準。因此要利用飛機定期檢修機會，進行發動機清潔。其次，保證油質，一方面是新加入的滑油，必須要清潔、無雜質，使用正規品牌的滑油產品，另一方面是提高過濾器的過濾效果，將收油池內的剩余滑油進行清潔處理，也是保證滑油磨損檢測結果精度的有效方法。最后，觀察收油池內的油量剩余，避免因為滑油過度損耗、漏油或是供油壓力失衡等原因導致的檢測結果失準。

4 航空飛行器發動機滑油系統磨損檢測技術

4.1 鐵譜分析

發動機的齒輪和軸承在運轉時，發生磨損會產生一定的金屬屑。這些金屬屑一部分隨著軸承、齒輪高速運轉，飛濺到發動機各個部位，還有一部分隨著滑油進入到收油池中。鐵譜分析就是將收油池中的滑油取樣，在實驗室環境下利用高梯度、強磁場進行樣品處理，將其中的金屬屑按照粒徑大小、密度高低分離出來。然后通過分析金屬屑的成分、粒徑大小等具體特征，從而得出發動機磨損情況。隨著鐵譜分析技術的成熟發展，現階段利用該技術還能夠較為準確的判斷發動機磨損原因、磨損部位等，為發動機的維護處理工作提供了可靠性的借鑒。

4.2 光譜分析

光譜分析是通過測量油樣中各種金屬元素的原了在躍遷過程中吸收、發射或散射的電磁輻射的波長及強度來了解油樣中含有的金屬元素的種類及含量的一種技術。現階段較為先進的光譜儀，已經能夠從滑油樣品中分析出至少20余種金屬物質，并且在檢測精度上可以達到0.01ug·g-1。在從檢測時間上，相比于傳統分析法也可以大幅度縮短時間，基本上在1min以內就可以得到結果。如果某一種元素在以后的測量中發現其不滿足該元素的一般變化規律或發展趨勢，則可判斷包含該元素的零件處于不正常的磨損狀態，再經過元素之間的相關性分析，可進一步判斷出異常磨損所對應的零件。

5 結語

發動機本身屬于易于磨損的部件，隨著航空飛行器使用年限的增加，對于發動機的磨損檢測周期也要適當縮短，以便于更加準確的掌握發動機磨損情況，及時采取養護和維修措施。近年來關于發動機磨損檢測的技術措施有多種，其中滑油系統磨損檢測是現階段一種操作相對方便且檢測結果精確度較高的技術措施。工作人員只有掌握滑油磨損檢測技術要點，才能為發動機維護工作開展提供參考，延長航空飛行器發動機使用壽命。

參考文獻：

[1]柳陽，張千一，榮莉.飛機設備抽引發動機滑油壓差信號導致數控系統測量異常研究[J].飛機設計，2013（3）：59-61.

[2]阮睿飛.基于嵌入式傳感器的飛機發動機滑油金屬磨粒在線檢測系統[C].中國科協年會：航空發動機設計、制造與應用技術研討會，2013.

作者簡介：張建軍（1974-），男，湖南寧鄉人，機械工程師，自1999年7月至今從事直升機維護工作，2002年至今擔任空中機械師，共安全飛行4000多小時。