某型發動機引氣有滑油味故障分析

朱怡平 熊英喜 付文俊 張世學 張兵兵

（中國航發南方工業有限公司，湖南株洲 412002）

0.引言

該型發動機將壓氣機第5級部分高壓氣流分別引到槳軸與壓氣機前軸承封嚴滑油。另引燃燒室二股氣流到飛機座艙，改善座艙舒適度。在一定程度上檢驗發動機工作時滑油系統密封性。座艙有滑油味，表明滑油系統密封不良，有滑油滲出摻混到引氣流中。針對引氣有滑油味故障，本文基于該型發動機結構與工作原理，采用故障樹分析，通過換件試驗排除故障。

1.故障現象

該型發動機裝用在飛機上，飛機停放2個月后，地面開車座艙引氣有滑油味。經將壓氣機前軸承封嚴節流嘴從φ4mm換至φ6mm后，飛行4個場次無異常。繼續停放12d后，再次飛行發現座艙引氣又出現滑油味且冒白煙。飛機降落后，地面目視檢查減速器前蓋無油跡。

2.原理分析

該型發動機是單轉子、帶十級軸流式壓氣機，采用1-2-0式軸承支撐方案的渦槳發動機。前、中、后及槳軸前軸承均采用篦齒-空氣封嚴結構。燃燒室3、4和8號支板開有引氣孔，從壓氣機第十級來的氣流，流到燃燒室引氣導管安裝座上，通過裝在安裝座上專用引氣導管，引出小股氣流用于飛機座艙增壓。滑油系統密封不良或燃燒室支板處有滑油與氣流摻混，座艙引氣會有滑油味。

基于該型發動機結構特點與工作原理分析，造成引氣有滑油味的可能原因有：

（1）槳軸前軸承封嚴空氣壓力過小，滑油從減速器前蓋漏出，或由于壓氣機前軸承封嚴壓力過大，導致減速器內腔壓力過高，將潤滑前軸承的滑油擠出減速器前蓋，進入進氣道與氣流摻混。

（2）壓氣機前軸承封嚴壓力過小，滑油從壓氣機第一級輪盤上溢出，在離心力的作用下甩入壓氣機氣流通道中。

（3）燃燒室前集氣室焊縫密封性差，或是后封嚴圈篦齒不斷磨損，導致B腔氣體泄露[1]，氣壓降低，失去封嚴中軸承潤滑油作用，造成潤滑中軸承的滑油流入壓氣機氣流通道。

（4）滑油進油管與1號支板有縫隙，油霧沿縫隙流到1號支板上，造成引氣有滑油味。

（5）滑油回油管圓度變形，造成回油管與其安裝座內孔有縫隙，滑油沿縫隙流入燃燒室6號支板。

（6）渦輪軸腔導管與10號支板有縫隙，油霧沿縫隙流到10號支板上，造成引氣有滑油味。

（7）燃燒室前后收油池密封性差，滑油滲出至燃燒室支板上，與二股氣流摻混。

（8）中后軸承回油管單向活門卡滯，滑油倒流至燃燒室機匣內。

3.故障樹分析

根據以上對該型發動機結構特點與工作原理分析，建立飛機座艙引氣有滑油味故障樹（圖1），共有8個底事件，對其逐一開展分析驗證。

圖1 座艙引氣有滑油味故障樹

3.1 影響因素X1～X3

槳軸前軸承封嚴壓力過小，潤滑前軸承的滑油從減速器前蓋滲出，目視檢查減速器前蓋無滑油跡，排除X1。

壓氣機前軸承封嚴壓力過小，潤滑前軸承的滑油溢出至壓氣機第一級葉片。目視檢查第一級葉片無滑油跡，排除X2。

B腔封嚴壓力過小，潤滑后軸承的滑油從后封嚴圈溢出。檢查第十級葉片無滑油油跡，排除X3。

3.2 影響因素X4

滑油進油管與支板有縫隙，渦輪軸腔油霧滲入到燃燒室1號支板內腔。檢查燃燒室1號支板無滑油跡，排除X4。

3.3 影響因素X5

滑油回油管與其安裝座有縫隙，滑油沿縫隙流進燃燒室6號支板。拆開中后軸承回油濾檢查滑油回油管圓度變形。用工業內窺鏡檢查回油管和6號支板均有較多滑油油跡。因此X5不能排除。

3.4 影響因素X6～X8

渦輪軸腔導管與支板有縫隙，滑油滲入燃燒室10號支板內腔。內窺鏡檢查燃燒室10號支板無滑油跡，排除影響因素X6。

前后收油池有裂紋，前后收油池中的滑油滲漏至前后收油池外部，內窺鏡檢查前后收油池外部無滑油跡，排除影響因素X7。

中后軸承回油管單向活門卡滯，滑油沿中后軸承回油管倒流進燃燒室，最后經燃燒室漏油活門漏出。工業內窺鏡檢查燃燒室漏油活門前、后機匣內表面均無滑油跡，排除X8。

綜上所述，故障根本原因為：滑油回油管圓度變形，造成管子與其安裝座內孔有縫隙，且膠圈老化失去封嚴作用，工作時中后軸承抽油泵抽回的滑油沿縫隙流到燃燒室6號支板，造成飛機座艙引氣有滑油味。

4.換件試驗驗證

根據故障樹分析和內窺鏡檢查結果，研究制定針對性排故方案[2]：即外場先用汽油將燃燒室6號支板與滑油回油管表面滑油油跡沖洗干凈后，再用校正工裝對滑油回油管進行圓度校正。更換中后軸承回油濾處膠圈、調整墊與石棉墊，最后進行地面試車驗證。

外場按照制定的排故方案進行地面試車時，座艙引氣無滑油味。試車完成后檢查燃燒室6號支板無滑油跡，故障排除。

5.封嚴結構改進

為解決滑油回油管圓度變形，封嚴膠圈受力不均勻問題。改進該處滑油封嚴結構如圖2所示。

圖2 中后軸承封嚴結構改進圖

（1）加強滑油回油管（3、4）剛度將管子厚度擴大為5mm，與安裝座（1）過盈配合（10）。在滑油回油管與中后軸承回油濾殼體（2）接合面加裝石棉墊（8），防止溢出。

（2）封嚴膠圈（6）套在管子接合面處。封嚴膠圈受中后軸承回油濾殼體與滑油回油管安裝座均勻軸向力與周向力緊貼接合面外圓和安裝座孔下端面防止滑油滲入配合面（10）。

（3）滑油回油管安裝座加裝空氣封嚴裝置（5）。引用VI號支板中部分氣流沿階梯擴張型流道提高其封嚴壓力，使之高于滑油回油管與中后軸承回油濾殼體（2）接合面溢出的滑油壓力。防止溢出的滑油經配合面（10）滲入6號支板內腔。

6.結論

本文針對飛機座艙引氣有滑油味故障，采用故障樹分析并結合現場檢查情況明確故障發生原因，即：滑油回油管與其安裝座有縫隙。據此制定針對性排故方案。即：校正滑油回油管圓度，更換中后軸承回油濾處封嚴膠圈、鋼墊和石棉墊后進行地面試車，故障排除。為解決滑油回油管圓度變形，封嚴膠圈因受力不均、老化失去封嚴作用的問題。提出擴大滑油回油管厚度并在結合面處加裝石棉墊、封嚴膠圈和調整墊，另在滑油回油管安裝座下端加裝空氣封嚴裝置的結構改進方案。