某型涡轴发动机滑油温度超限故障分析

张蕊 李旺

摘 要：本文介绍了某型发动机滑油温度超限故障现象，根据滑油系统工作流程，建立滑油温度超限故障树。对滑油温度超限原因进行逐层剖析，并结合分解检查和试验手段对滑油温度超限展开详细的分析，最终查明滑油温度超限的原因为滑油箱内存在异物。针对故障原因，采取了相应的纠正措施，经过试验验证，排除了故障。

关键词：发动机;滑油温度超限;故障分析

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0045-02

0 引言

某型发动机外场使用过程中，滑油温度超温稳态达到134℃。本文介绍了该发动机滑油温度高的故障现象，根据滑油系统工作流程，建立滑油温度高故障树，结合分解检查、串装试验对滑油温度高展开了详细的分析，最终查明滑油温度高的原因，并制定纠正措施，保证外场发动机的使用。

1 问题描述

发动机在外场使用时，滑油温度超温，稳态温度达到134℃，已超过发动机使用限制值，飞行员迅速返航，本次飞行共约22分钟，检查滑油油面，发现滑油量减少了约1L。

2 外场检查情况

外场发动机对进行了检查，检查情况为：尾喷管、流道内无滑油，放气活门无油迹，鼓风机处无漏油，磁性屑末检测信号器无金属屑，滑油滤机械指示器未弹出。检查进气机匣腔（A腔）、燃气涡轮轴承腔（B腔）、动力涡轮轴承腔（C腔）回油滤网，A、C腔回油滤网无异常，B腔回油滤网上发现少量碳渣及一个长约4mm的小弹簧。

3 故障分析

3.1 故障树分析

发动机的润滑系统滑油具体流程为：由滑油箱→增压泵→滑油滤→各润滑部位→回油泵→燃滑油散热器→空气滑油散热器→滑油箱[1]。

针对发动机滑油温度高，建立故障树，具体见图1。主要从数据采集不准、散热系统故障、滑油供油不足、回油不足、轴承腔回油温度高等五个方面查找故障原因。

3.2 排故工作及分析

返厂后，为排除B腔回油滤网内弹簧对系统滑油温度的影响，发动机分解至承力机匣，对B腔（燃气涡轮轴承腔）、C腔（动力涡轮轴承腔）碳石墨进行分解检查，发现后端导流板表面及动力涡轮一级盘前端面有较多滑油烧焦的积碳粘附物，但无明显的滑油泄漏痕迹;承力机匣上碳密封环的密封面有一缺口;分解碳密封环组件，碳密封环组件的1处压缩弹簧安装孔内无压缩弹簧;其它外观检查未见异常。

发动机原样复装，在车台进行故障复现试验，滑油压力正常，滑油温度最高至85℃，发动机外场滑油温度超限故障未复现，但均比其它发动机出厂是的滑油温度高约20℃。

为进一步排查滑油温度高问题，对发动机进行检查，检查结果：（1）对增压级吸油管、回油管路通畅情况检查，无异常;（2）供、回油管路无裂纹;（3）对滑油泵性能进行检查，性能满足要求;（4）对燃滑油散热器进行打压检查，无异常;（5）对空气散热器排气风道进行检查，无异常;（6）电子控制器、滑油温度传感器、电缆返厂进行检查，均无异常;（7）对各滑油喷嘴进行流量、流向试验，均无异常。

根据上检查结果可判定滑油温度高与增压级管路、回油管路、燃滑油散热器、空气滑油散热器、数据采集、滑油泵、流量偏小相关的底事件可排除。

为分析碳石墨装置缺口、B腔滤网内存在弹簧对滑油温度的影响，更换碳石墨密封装置进行整机试验，并对A腔、B腔、C腔回油温度进行监测，滑油供油温度仍偏高，但低于出厂限制值，因此碳石墨装置位置存在较小缺口、B腔回油滤网内弹簧对滑油温度的影响较小;各腔回油温度正常，各轴承腔温升与科研发动机相当，因此轴承腔内的摩擦副无明显异常、无大量封严气泄漏至轴承腔。

为排查附加传动单元体内摩擦副的影响，串装其它发动机的附件传动单元体试验，起飞状态滑油温度为86℃，仍偏高，但低于出厂限制值（95℃），因此附件传动单元体内的摩擦副正常。

因外场故障未复现，滑油温度在可接受范围内，复装发动机附件传动单元体，更换燃滑油散热器、空气散热器，发动机准备交付，出厂试验时，滑油温度达到（120～130）℃，外场故障复现。经分析，滑油温度高可能与发动机轴承腔内部油路堵塞有关，用内窥镜对进气机匣A腔前、A后回油管路进行检查，发现A前回油管交接处有一积瘤，挡住管径1/3面积，为验证积瘤的影响，将该进气机匣串到其它发动机上试验，滑油温度正常（60～70）℃，说明进气机匣A腔前回油管存在积瘤对滑油温度高没有直接关联。

交付试車时，试验人员发现燃滑油散热器旁通管路的壁温较高，复查试验数据，发现试车时间越长，滑油温度越高，且工作状态与滑油温度无对应关系，经分析，滑油温度高可能与燃滑油散热器旁通活门打开，滑油未经散热器直接至滑油箱有关，随着试车时间的增加，温度会逐渐升高。

在车台更换滑油箱进行试验，起飞状态滑油降低至73℃，滑油温度高的问题排除。采用内窥镜对滑油箱进行检查，发现滑油箱腔内从后往前看左边隔板上有金属切屑，油纸完全堵住发动机总回油口，见图2。

3.3 故障机理分析

根据上述分析，滑油箱内有多余物，造成回油不畅，回油压力升高，当回油压力升高到0.15MPa时燃滑油散热器旁通活门打开，部分滑油未通过空气散热器和燃滑油散热器直接流回滑油箱造成滑油温度高。发动机出厂试验以及外场使用过程中，油纸在滑油箱隔板上，未完全堵塞回油口，滑油系统工作正常，直至故障发生当天，在发动机某个状态时，油纸几乎完全堵塞总回油口，总回油路油压快速上升，并达到燃滑油散热器旁通活门的开启压力，使得大量高温滑油不经过散热器散热直接通过旁通管路回至滑油箱;其次，总回油路油压高造成各级回油泵回油能力下降，A腔内的滑油在轴承腔留存，未能及时抽回到滑油箱。A腔内滞留的滑油被高速轴承搅拌后造成大量搅拌热，使得滑油温度进一步升高。

3.4 滑油箱内多余物来源分析

经复查，滑油箱内存在多余物是因为零件加工过程中按临时资料内腔未进行灌蜡保护，加工产生的铝屑可随切削液进入内腔，同时为防止零件加工时多余物进入到滑油箱内，操作人员使用油纸堵住回油口进行保护，油纸是加工过程中操作人员疏忽掉入滑油箱内部，后续冲洗、清洗时由于多余物卡在油箱拐角处未能冲出，检验工序未发现内腔中存在多余物，致使滞留有多余物的滑油箱进入装配。

4 故障定位

该发动机滑油温度高是由于滑油箱内有多余物，造成回油口堵塞，导致回油不畅，回油压力升高后，燃滑油散热器旁通活门打开，大部分滑油未通过空气散热器和燃滑油散热器直接流回滑油箱所致。

5 纠正措施

为保证之后滑油箱内不带着多余物进入装配，制定纠正措施如下：（1）细化滑油箱工艺规程，明确检验工序使用内窥镜检查内腔多余物;明确从哪几孔进入内腔检查，着重关注部位等;（2）完善承力机匣部件的装配工艺，确保碳密封环组件正确装配到位。

6 结语

本文采用故障树分析，并结合分解检查与试验分析的方法，对某型发动机滑油温度高故障进行逐一排查，查明了发动机滑油温度高的原因，通过试验验证排除了故障，同时制定了纠正措施，保证该型号发动机避免类似问题发生。

参考文献

[1] 《航空发动机手册》总编委会.航空发动机设计手册（第12册）：传动及润滑系统[M].北京.航空工业出版社，2002（1）：532-537.

[2] 胡招才.关于某型发动机滑油温度和泵调节器壳体温度高问题的分析[J].直升机技术，2011（3）：33-35.

[3] 郭允良，等.国内外涡轮轴发动机性能、结构特点及其技术发展[M].北京：蓝天出版社，1990.