某型發動機滑油異常增多故障分析

王炳輝 趙新偉 廉亞星

摘要：針對一起某型渦噴發動機滑油量異常增多故障，分析了滑油系統工作原理和故障成因，準確定位了故障部件，為該型發動機滑油系統故障的排除提供參考。

關鍵詞：渦噴發動機；滑油系統；異常增多；故障分析

Keywords：turbojet engine；lubricating oil；abnormal increase；failure analysis

滑油系統是發動機工作系統的重要組成部分，其主要功用是將足夠數量和適當粘度的清潔滑油連續不斷地噴到發動機軸承和傳動齒輪的嚙合處進行潤滑，以減少機件磨損，并帶走摩擦所產生的熱量和臟污。實踐證明，如果滑油系統工作不正常，輕則造成發動機軸承和齒輪等機件過度磨損或過熱燒傷，重則直接損壞發動機，危及飛行安全。

1 故障描述

某型飛機晝間飛行，機組進行再次出航前檢查時發現發動機滑油箱內油量超出上位限。查閱該機飛行前滑油加添履歷，該發動機在飛行前加油量為11.3L，考慮油液熱態膨脹及飛行消耗等原因，航后熱態檢查滑油量最多不應超過11.7L，但此時滑油箱內實有油量卻達12.5L，綜合判斷為發動機滑油箱內油量異常增多故障。

2 系統原理

該型發動機的滑油系統為閉式自動潤滑系統，其工作油路可分為供油、回油、通氣等三部分，原理示意圖如圖1所示。

在供油部分，當發動機工作時，進油泵將滑油箱內的滑油抽出后加壓，經滑油濾后分別去住前軸承、中軸承、后軸承、軸間軸承、中介軸承、傳動機匣和附件機匣等軸承和齒輪嚙合處進行潤滑和散熱，并通往最小滑油壓力信號器和滑油壓力表受感部，使滑油壓力表指示出滑油壓力。

在回油部分，潤滑后含有大量空氣的高溫滑油，分別流回到前、中、后三個收油池和附件機匣內，三個收油池的滑油又經回油泵抽回至附件機匣。主回油泵再將附件機匣的滑油送至油氣分離器進行油和氣的分離，分離出來的滑油經滑油散熱器后返回滑油箱，分離出來的氣再返回至附近機匣。

在發動機工作時，滑油由于受噴嘴的噴射、飛濺和受熱而部分汽化，同時部分壓縮空氣還可能經封油裝置進入滑油系統內部，從而使滑油系統內積聚大量的滑油蒸氣。為防止過量的蒸氣聚集造成滑油系統密封性變差，發動機設置了通氣部分。其中軸承機匣內腔、前支承殼體內腔和滑油箱聚集的滑油蒸氣分別被導管引至附件機匣，與油氣分離器分離出來的滑油蒸氣一起，由離心通風器對滑油蒸氣中夾雜的油滴再次進行分離，最終油液流回附件機匣，氣體則排出機外。

3 原因分析

正常情況下，該型發動機滑油箱內的滑油量熱態時比冷態時約多0.4L。造成滑油量異常增多的主要原因有：滑油散熱器中的紫銅管破裂，使煤油混入滑油系統；液壓泵和附件機匣連接部分的密封裝置失效，使液壓油混入滑油系統；滑油箱連接附件機匣的單向活門不密封，造成飛機停放時滑油過量流入附件機匣，而在航前準備時保障人員不掌握發動機滑油箱油量具體情況，再次補加滑油至箱體規定值，飛行時附件機匣中多余的滑油重新返回滑油箱，造成箱體內滑油異常增多。根據上述可能的故障誘因，逐項查找并判斷定位故障成因。

首先，判斷有無其他類型油液混入。通過判讀發動機飛參記錄數據和詢問飛行人員飛機使用情況，得知發動機各項性能參數無明顯異常變化。目視檢查滑油顏色正常，用手感覺滑油粘度，用嗅覺辨別滑油氣味，判斷滑油無異常。對滑油采樣，送油料化驗部門進行理化分析，檢查滑油粘度和閃點均符合規定，各項指標符合技術要求。綜合判定滑油中無煤油或液壓油混入。

其次，判斷是否補加滑油過量。詢問機組人員該發動機滑油加添情況和查閱滑油加添履歷，發現近期該發動機滑油消耗量一直比較穩定，無異常變化。記下該發動機冷卻狀態下的滑油量數據，停放兩天后再次檢查滑油箱中滑油量無變化，判定該發動機內部密封性良好，無過量補加問題。

再次，通過地面試車確定故障原因。發動機地面試車約10min后，滑油箱中滑油從11L上升到12L，滑油異常增多現象復現。發動機冷卻后，放出附件機匣中的滑油與其他發動機進行對比，發現滑油量較其他發動機少約1.5L。考慮到該發動機兩次滑油箱中滑油的增多量和放滑油檢查的損耗量，判定滑油箱中增多的滑油為附件機匣中缺少的滑油，滑油箱油量自動增多的故障原因是滑油自循環系統工作異常。

根據該型發動機滑油系統工作原理，結合前期排故所做的工作，可進一步推斷出是油氣分離器故障。油氣分離器是滑油系統回油部分的主要機件（內部構造見圖2），在發動機工作時，被回油泵抽回的帶泡沫的滑油從油氣分離器軸承座上的圓孔進入轉子內，由轉子帶動一起旋轉進行分離。分離后的滑油經管路回到滑油箱，分離后的氣體經轉子中央的離心活門返回附件機匣。當發動機在小轉速工作時，為防止影響滑油箱的回油量，彈簧將離心活門關閉，當油氣分離器轉子轉速超過4100 r/min后，離心活門打開工作。由此可進一步推斷故障原因是油氣分離器內的離心活門工作不正常，離心活門的打開轉速偏大，使得油氣分離的轉速偏大，造成在正常情況下應該進行油氣分離的滑油蒸氣沒有被分離而是直接進入了滑油箱，使滑油箱中的滑油量自動增加。

因此，可斷定該發動機滑油箱中多出的滑油為發動機工作在N2轉速為74.75%至N2離（N2離為該發油氣分離器離心活門開始工作時的N2轉速）期間未能進行油氣分離而直接返回滑油箱內的蒸氣所攜帶的滑油。

4 總結與建議

該型國產渦噴發動機采用雙轉子結構，對滑油系統的工作可靠性要求較高。在日常維護工作中，應注意掌握發動機性能參數變化規律，應敏感對待其細微的變化，認真查明原因，確保發動機質量。

針對發動機滑油系統，在做好日常油量消耗規律監控的同時，應重點把好油料“加添關”，防止水分、雜質因人為因素進入系統內部。嚴格落實滑油濾定期清洗、滑油質量理化分析等周期性工作，及時更換使用到壽或質量不合格的滑油，對金屬含量超標的發動機認真分析原因，慎重處理。

作者簡介

王炳輝，高級工程師，主要從事某型飛機維修管理、發動機工程及可靠性管理工作。

趙新偉，助理工程師，主要從事某型飛機航線維修、管理及放行工作。

廉亞星，助理工程師，主要從事某型飛機航線維修、管理及放行工作。