某涡轴发动机压气机机匣表面油迹故障分析

弓可

摘 要：本文采用故障树分析的方法，对某型涡轴发动机外场试飞过程中出现的压气机机匣表面有油迹的情况进行了分析，通过故障排查确定了漏油原因，通过试验验证、仿真计算探明了故障发生的机理，采取措施后压气机机匣表面未再出现油迹。

关键词：涡轴发动机；压气机机匣油迹；故障树分析

中图分类号：TK403 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0101-02

故障树分析（FTA）是产品可靠性和安全性分析的重要工具之一[1，2]，目前已被国内外公认为是一种对复杂系统进行安全性和可靠性分析的一种理想的方法[3，4]。

本文采用故障树分析的方法对某涡轴发动机压气机机匣表面油迹的问题进行分析。

1 问题概述

某涡轴发动机在例行检查中发现，该台发动机压气机机匣表面正上方零级与一级调节环组件处有片状油迹，如图1所示。

2 故障树分析

2.1 故障树建立

本文以压气机机匣上方表面有油迹为顶事件进行故障树分析[5]，建议的故障树如图2所示。

2.2 故障排查及定位

按照图2所确立的故障树，通过排除各个可能的因素，最终确定了故障发生的真实原因。

对发动机外部管路管接头、各机匣接合面等部位进行了目视检查及孔探仪检查，结果如下：

（1）公共漏油口接头有滑油渗漏；

（2）点火装置壳体表面有滑油；

（3）集束油管与附件传动机匣接合面、泵调节器与附件传动机匣接合面以及空气涡轮起动机下方未发现滑油渗漏痕迹，现场更换了空气涡轮起动机、附件传动机匣与主机匣接合面胶圈后问题仍存在，排除底事件X10、X11、X12、X13；

（4）内窥镜检查了粒子分离器、压气机内流道、粒子分离器雨水台阶、涡壳以及零级导叶及导叶支座、一级转子叶片、五级静子叶片、离心叶轮等，均未发现明显油迹，排除底事件X1、X2、X3。

发动机返厂后进行了台架试验，发现公共漏油口漏油量超标，达65mL/h（规定≤36mL/h），为燃、滑油混合物，以燃油为主，压气机机匣表面未见油迹。目视和孔探仪检查发动机各处亦正常，仅公共漏油口漏油量明显超标，据此可进一步排除底事件X7、X8、X9。

针对公共漏油口漏燃油的问题，更换泵调节器为最新状态产品，原泵调节器存在问题如3.1节所述。更换后，按相同的试验程序试验完成后公共漏油口漏油量明显减少，仅为1.8mL/h，可排除底事件X4、X6，X5不能排除。

根据故障树分析排查，认为发动机压气机机匣上方表面有油迹问题是由于泵调节器漏油量偏大造成的。

3 机理分析

3.1 公共漏油口设计复查

公共漏油口管接头与主机匣为螺纹连接，管接头虽然设置了胶圈槽，但并未设计相应的胶圈，装配时亦未要求涂胶。通过复查，在公共漏油口漏油量较多时，主机匣与公共漏油口结合面易出现密封不良的现象。

3.2 动力舱内部流场计算

应用Fluent軟件对动力舱流场进行数值仿真，简化计算模型如图3所示。

计算结果如图4所示（视图方向由机匣正下方向上看，图例为速度，单位m/s）。

从通风口2进入的气流存在沿Z轴正方向和沿Y轴负方向的速度分量，能将公共漏油口泄漏的滑油吹至0、1级导叶之间，由于真实流场内部存在非定常流动且流动参数分布不均匀，油滴随气流运动过程中会存在破碎现象，散落在机匣表面后油迹大多会出现多点分布。

4 结语

通过分析、排查、验证，确定主要原因是由于泵调节器漏油量偏大造成的。发动机正常工作时，由于主机匣与公共漏油口结合面密封不良，燃、滑油混合物从主机匣与公共漏油口的结合面渗出。渗出的油液沿主机匣壁面流动，在直升机安装环境下，由于飞行姿态和发动机动力舱中气流冲刷和扰动，油液顺气流方向吹至点火装置、装机电缆线束和压气机零级、一级导叶调节环和压气机机匣上。

参考文献

[1] GJB/Z 768A-98.故障树分析指南[S].

[2] GJB 841-90.故障报告、分析和纠正措施系统[S].

[3] 叶柏生，黄增双，李斌.故障树分析方法在数控机床故障诊断系统中的应用[J].机床与液压，2006（8）：13.

[4] 周海京等.故障模式、影响及危害性分析与故障树分析[M].北京：航空工业出版社，2003.

[5] 史定华等.故障树分析技术方法和理论[M].北京：北京师范大学出版社，1993.