航空飞行器发动机滑油系统磨损检测技术应用研究

摘 要：滑油系统作为航空飞行器发动机重要组成部分，其运行磨损状况会对航空发动机使用寿命及飞行安全产生直接影响，因此针对滑油系统的磨损状况进行检测也极为重要。本文首先概述了发动机磨损机理和主要原因，随后就滑油磨损检测技术方法和操作要点展开了简要分析。

关键词：航空飞行器;发动机;滑油系统磨损

滑油系统是航空飞行器发动机的组成之一，其作用是提供一定的压力，让滑油在压力作用下进入到发动机和传动系统的齿轮啮合处，起到润滑作用，减少运行中的磨损。因此，滑油系统是否持续供给、滑油品质是否符合标准等，都会直接影响发动机和传动系统的运行磨損。滑油系统磨损检测技术的原理就是通过提取和分析滑油成分，预测和监控发动机磨损情况，为发动机的维护与检修提供参考。因此，熟练掌握滑油系统磨损检测技术也成为保障航空飞行器运行安全的一种有效策略。

1 航空飞行器发动机滑油系统磨损机理

为了提高发动机运行效率，在生产制造过程中都会对零部件的运动面进行抛光，以减少运动时的阻力。但是受到技术水平、加工成本等诸多因素的限制，部件表面不可能达到绝对光滑。当发动机高速运转时，其中凸起的部分会受到摩擦，随着摩擦时间的增长，磨损问题也会更加严重。另外，摩擦过程中还会产生挤压作用，导致凸起部位从“细长”变成“短粗”，当大量的凸起被摩擦、压缩后，从宏观上观察发动机部件，就会发现明显的磨损情况。其中，像轴承、挡油圈、滑油泵等部位，由于长期处于高速运转状态，磨损情况更加明显。

2 发动机滑油系统的主要结构

滑油系统是一个封闭式、循环系统，清洁的润滑油在压力作用下，从存储室进入到发动机的轴承、齿轮等部位，完成润滑作用。然后经过润滑后剩余的润滑油，会被重新收集起来，经过清洁、过滤后，循环使用。滑油系统磨损检测的原理，就是将重新收集起来的润滑油，取样进行成分分析。与加入之前的润滑油进行成分对比，从而得出发动机磨损严重程度的结论。一般来说发动机滑油系统的组成主要分为三个子系统，分别为：

（1）供油系统。当发动机启动并稳定运行后，供油泵开始增压，将压力提升到一定数值，此时打开滑油箱的活塞。在压力作用下，将滑油箱中的滑油吸出。沿着输油管进入到过滤器内。在过滤器的输出端，分别有多个输油孔，每个输油孔对应一条输油管，分别将滑油输送给发动机的各个部件，例如轴承、传动齿轮等。

（2）回油系统。由于供油过程是持续的，因此滑油在完成润滑作用后，还会有一部分剩余。剩余的滑油会统一汇集到收油池中。然后当池内滑油达到一定量后，启动抽油泵，将积累的滑油抽出并输送到分离器。进行分离、过滤，将清洁后的滑油重新送入滑油箱，与新加入的清洁滑油重新使用。

（3）通风系统。发动机在高温环境下工作，会使得部分滑油气化，导致发动机内部滑油气体浓度增加。这些油蒸汽除了会增加火灾风险外，还会附着在部件表面，吸附灰尘形成油垢，影响散热性能。通风系统可以将油蒸汽吹出，保证发动机在良好环境下运行。

3 航空飞行器发动机滑油系统磨损检测的保障措施

在实际中监测发动机磨损情况时，容易受到外界因素干扰，导致最终的检测、分析结果不精确。结合以往的工作经验，需要采取以下几点措施，为该技术的运用提供良好的保障：首先，要加强发动机运行环境管理，发动机在使用一段时间后，容易在部件表面粘附一些灰尘，并在油蒸汽或是润滑油的影响下，形成一层厚厚的油垢。这些油垢会污染滑油，导致检测结果失准。因此要利用飞机定期检修机会，进行发动机清洁。其次，保证油质，一方面是新加入的滑油，必须要清洁、无杂质，使用正规品牌的滑油产品，另一方面是提高过滤器的过滤效果，将收油池内的剩余滑油进行清洁处理，也是保证滑油磨损检测结果精度的有效方法。最后，观察收油池内的油量剩余，避免因为滑油过度损耗、漏油或是供油压力失衡等原因导致的检测结果失准。

4 航空飞行器发动机滑油系统磨损检测技术

4.1 铁谱分析

发动机的齿轮和轴承在运转时，发生磨损会产生一定的金属屑。这些金属屑一部分随着轴承、齿轮高速运转，飞溅到发动机各个部位，还有一部分随着滑油进入到收油池中。铁谱分析就是将收油池中的滑油取样，在实验室环境下利用高梯度、强磁场进行样品处理，将其中的金属屑按照粒径大小、密度高低分离出来。然后通过分析金属屑的成分、粒径大小等具体特征，从而得出发动机磨损情况。随着铁谱分析技术的成熟发展，现阶段利用该技术还能够较为准确的判断发动机磨损原因、磨损部位等，为发动机的维护处理工作提供了可靠性的借鉴。

4.2 光谱分析

光谱分析是通过测量油样中各种金属元素的原了在跃迁过程中吸收、发射或散射的电磁辐射的波长及强度来了解油样中含有的金属元素的种类及含量的一种技术。现阶段较为先进的光谱仪，已经能够从滑油样品中分析出至少20余种金属物质，并且在检测精度上可以达到0.01ug·g-1。在从检测时间上，相比于传统分析法也可以大幅度缩短时间，基本上在1min以内就可以得到结果。如果某一种元素在以后的测量中发现其不满足该元素的一般变化规律或发展趋势，则可判断包含该元素的零件处于不正常的磨损状态，再经过元素之间的相关性分析，可进一步判断出异常磨损所对应的零件。

5 结语

发动机本身属于易于磨损的部件，随着航空飞行器使用年限的增加，对于发动机的磨损检测周期也要适当缩短，以便于更加准确的掌握发动机磨损情况，及时采取养护和维修措施。近年来关于发动机磨损检测的技术措施有多种，其中滑油系统磨损检测是现阶段一种操作相对方便且检测结果精确度较高的技术措施。工作人员只有掌握滑油磨损检测技术要点，才能为发动机维护工作开展提供参考，延长航空飞行器发动机使用寿命。

参考文献：

[1]柳阳，张千一，荣莉.飞机设备抽引发动机滑油压差信号导致数控系统测量异常研究[J].飞机设计，2013（3）：59-61.

[2]阮睿飞.基于嵌入式传感器的飞机发动机滑油金属磨粒在线检测系统[C].中国科协年会：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会，2013.

作者简介：张建军（1974-），男，湖南宁乡人，机械工程师，自1999年7月至今从事直升机维护工作，2002年至今担任空中机械师，共安全飞行4000多小时。