某型航空活塞发动机试车烧滑油故障分析及排除

刘兴龙 张 文

（1、95988 部队，吉林 长春130000 2、95935 部队，黑龙江 哈尔滨150111）

航空活塞发动机由于工作性能稳定、动力足够、巡航油耗低等特征在实际生活当中得到了广泛的运用，尤其是在轻型、通航飞机上。当前，我国航空领域内得到了蓬勃的发展，促进了航空活塞发动机的快速发展，当前市场需求也在不断攀升。在发展的背景下，这种需求也在不断增加，针对性能方面也提出了更高的要求，基于现代化发展需求来看，对其进行深入研究，探索性能提升的可能性，对于现代航空事业的发展起到了非常积极的作用。

1 滑油系统运行原理

航空活塞发动机当中滑油系统是很重要的一项设备，为设备运行、飞机运行提供滑油，起到润滑作用，滑油系统通过滑油循环油路输送滑油。滑油进入到发动机内部，发动机内部运行状态为高温、高荷载、高转速，滑油进入内部系统零部件表面，能够降低为零部件由于摩擦而产生的磨损。滑油进入发动机内部之后，在内部流动循环，活动零件、润滑结构，为发动机内部零部件散热，清除内部存在的杂质，能够延长发动机的使用寿命。内部金属零部件在运行转动当中结构荷载冲击很容易造成磨损，设备运行过程中存在振动等情况，润滑油进入之后，可以解决这种现象，延长设备的使用寿命。滑油在其中还可以作为螺旋桨液压变距机构需要的动力支撑[1]。

图1 气缸混合气体示意图

一般情况下航空活塞发动机的润滑形式有：润滑、喷射、泼溅三种形式。润滑油进入到发动机系统内部之后，自动润滑零部件。因此需要监测润滑油系统的参数，保证发动机的滑油系统运行可靠可控。航空活塞发动机启动运行之后空气进入到发动机内部，进入汽化器之后与燃油混合，内部形成混合气体。气体进入之前，内部增压器处于高速旋转状态；而混合气进入之后通过气缸通道进入内部参与燃烧运行，在发动机内部循环工作。在这个状态下气缸活塞组件滑油从后盖的滑油泵箱吸油之后，经过单向或门内流入到滑油系统，经过气缸活塞组件、后盖上部分调速器外供油管，经过调速器，经过机匣、承轴、杆套等回流到机匣当中。（图1）

2 故障原因分析

2.1 滑油压力表故障

滑油系统处于正常工作状态，但是压力表出现了故障。这个时候能操纵螺旋桨变距杆查看转速的反应。如果转速正常，滑油温度在正常指示范围之内没有升高，则说明压力表故障。

2.2 调压活门

调压活门通常是通过调节滑油的流动界面来控制滑油流量，将其控制滑油压力在一定的范围内。发动机调压活门位于右机匣位置的油路上，由钢球、弹簧、座子组成。影响调节的因素有；活门座，在正常工作状态下，活门与座子会形成一圈密封带，但是如果存在划伤、剥落等现象，就会导致密封性能不良好，使用有滑油回到收油池，导致发动机无法建立足够的滑油压力。其二，球形活门，该直径为16mm，为表面光滑的不锈钢钢球。如果表面存在划伤与剥落等情况就无法正常进行工作；其三，弹簧故障，主要是由于其刚度不够、或者自身断裂导致活门的关闭性能受到影响，发动机无法与其建立足够的压力。

2.3 滑油泵故障

主要是滑油泵内漏。在其他条件不变的情况下滑油泵内漏越大，则滑油压力也越来越大。齿轮泵泄露通道有三个，由于零部件之间存在相对运动，导致存在间隙，则存在漏油现象。

除了上述故障之外，还有滑油粘度、发动机转速、滑油过脏等情况。

3 工程概述

3.1 案例

在本次论述当中，使用9 缸单排型星型布局的航空活塞发动机来进行研究。滑油系统的合理监测，是验证机械设备飞行质量、台架试车的重要指标之一，影响了发动机的性能、结构稳定性、整机寿命等等。

某型航空活塞发动机进行返修，翻新之后进行台架试车实验。其中9 号气缸在转速的时候出现排气管冒白烟的现象。记录下当时发动机转速[2]。

3.2 故障原因

分析原因：飞行或者是台架试车的过程中与正常驾驶一样，需要使用润滑系统、发动机转速等，充分运用整个系统。发动机发动，气缸排气管冒出白烟。本次使用的发动机存在单个气缸冒白烟的情况，而且磁电机超出了规定范围内，而且磁电机本身的运行与点火系统并无关联。在实际的运用过程中，结合两者分析原因，有：

（1）气门尺寸：航空活塞发动机分气机构需要通过多个零部件来实现气缸的进气、排气。发动机在运行的时候，滑油进入到摇臂室内，达到润滑要求。但是如果气缸气门杆与气门导套之间的尺寸相差比较大，就会导致两者之间的锥面贴合存在间隙。摇臂室的滑油通过间隙流入到内部系统参与燃烧，燃烧不良而冒白烟。

（2）活塞涨圈间隙现象阻止高温燃气漏入到机匣之内，保证内部系统稳定运。但是开口间隙比较大就会导致过量的润滑油进入到燃烧室当中，导致混合气当中存在大量的润滑油。

（3）气缸椭圆度：气缸内表面椭圆程度不良导致两者的接触面不合理，过多润滑油经过接触不良的地方，进入到燃烧室内导致气体当中的滑油成本比较多，导致燃烧不良从而出现排气管冒烟的情况。

（4）气缸收缩带尺寸：涨圈、气摩擦、弹力、气体力之间的影响所导致，气体通过两者之后产生相对作用，活塞涨圈与收缩带两者之间相互摩擦，面部磨损出现而导致的。收缩带尺寸不均匀、垂直度比较差、接触不良、过量运动等都会导致滑油进入到燃烧室之内，导致混合气当中存在大量的滑油成分。

（5）发动机的功率：航空活塞发动机运行当中含油量增加，混合气中滑油比例超标，燃烧效率下降；高温状态下产生积碳现象，导致零部件过热和涨圈卡死的情况，发动机的运行效率大大削减[3]。发动机一旦出现烧滑油的现象功率就被削弱，工作不稳定，导致磁电机转速发生变化。

图2 封严衬套与封严涨圈检查

3.3 排除故障的措施

（1）检查气门、气门导套尺寸。查看是否存在无间断、不接触等不良现象，使用煤油验看渗漏标准。本次检查确定产生白烟与配合尺寸之间没有关系。

（2）检查涨圈间隙：检查间隙发现涨圈存在磨损现象，涨圈对口间隙与侧向间隙两者存在明显差异。

（3）气缸尺寸检查：检查气缸椭圆弧度、尺寸、缸筒几个部分的尺寸；检查收缩带的尺码是否均匀。

4 预防对策

图3 滑油系统图

航空活塞发动机在外场运行突发故障，以及台架试车的过程中出现烧滑油的现象，是多方面原因所导致的，比如气缸活塞组件接触异常、滑油内部系统运行问题、封严件尺寸差异、摩擦面存在间隙与配合尺寸不符合的问题等，这些原因导致活塞发动机的实际运用存在问题，针对这种情况，需要采取合理的预防对策：

①控制活塞发动机运行当中涉及到的不同设备，重视对控制气门、气门导套尺寸的控制。同时也需要重视两者之间的配合尺寸，检查间隙情况，保证无故障间隙存在。合理的保证措施可以避免发动机运行突发故障，比如烧滑油、气门卡阻的情况[4]。

②严格重视之前的组装安装质量，保证技术尺寸符合要求。比如气缸圆柱度、椭圆度、收缩度尺寸等等，对这些关键要素进行严格检查，保证每一项影响因素都可以满足技术要求，降低故障发生的几率，可以减少滑油与系统的损量，能够减少大量的故障。

③检查滑油泵的组件运行情况，保证调速器。组件运行参数正常稳定，在飞行维护过程当中配合滑油泵逐渐。保证调速器参数正常稳定，在飞行维护的过程中，合理更换调速器；翻新的过程中重点检查调速器的尺寸和活门状态。

④严格检查封严涨圈的尺寸，做好相关的检查，针对常见故障都要严格预防。修理检查的过程中一定要做好尺寸测量工作，提早预知隐患，做好预处理。

基于航行需要，考虑到发动机故障、大部分原因是过量滑油进入到燃烧器内，混合气滑油超标导致不良燃烧，从而产生故障的问题。针对这种情况，需要根据常见故障进行严格预防，保证相关部件的尺寸都满足要求，在实际的运行过程中做好严密的检查，针对气门、气缸相关尺寸进行严格的检查，从原则上避免出现故障。