A330 飞机遄达700 发动机余油口漏油浅析

2022-08-27廖文超北京飞机维修工程有限公司成都分公司

航空维修与工程 2022年7期

■ 廖文超/北京飞机维修工程有限公司成都分公司

0 引言

据统计，国航A330 飞机自引进后余油口渗漏事件多达上百起，图1 为故障件比例，占比最高的故障原因是润滑油滤（48%），其次是燃油计量组件（FMU）（17%）和未找到原因（16%）。未找到原因指经过再次试车后检查未发现继续渗漏。根据表1 中历年故障件情况分析，飞机引进前几年滑油滤更换的频率较高，后几年FMU 和引射泵的更换频率高，同时未找到渗漏原因的次数也增多。

表1 历年故障件统计

图1 故障件比例

1 余油系统概述

图2 所示为动力装置的余油系统，主要用于：收集和排放某些部件因内部封严失效而渗漏的燃油、滑油以及液压油；收集发动机关车或启动失败而未燃烧的燃油；收集和排放来自吊架、机匣和整流罩的液体。

图2 余油系统示意图

相应地，余油系统可分为两类：

第一类是部件封严失效或内部故障引起的渗漏，通过不锈钢管路，汇集到风扇机匣6 点钟位置的排放桅杆处排出，包括空气滑油热交换器、液压泵、燃油泵、FMU、起动机、整体驱动发电机（IDG）、VSV 作动器、燃油排放收集油箱、滑油箱加油口。

第二类具有单独的排放管，不汇集到排放桅杆，包括吊架、核心整流罩和低压涡轮区域。吊架区域多为燃油管和液压管的渗漏，有两根排放管一直延伸到吊架后部。吊架内部还有一根排放管连接到发动机核心段，然后从核心段6 点钟位置排出。核心整流罩区域的渗漏来自前轴承腔，源于长时间的慢车、干/湿冷转、洗发导致的滑油渗漏。低压涡轮机匣有一根管子连接到尾喷6 点钟位置，如果发动机启动失败，燃油将在涡轮区域聚集，然后沿该排放管从尾喷排出机外。

第二类的渗漏原因基本明确，第一类涉及部件较多，渗漏原因相对复杂，本文重点分析第一类余油系统的渗漏，即发动机排放桅杆处渗漏。

2 封严介绍

A320 系列飞机的发动机余油口常见滑油渗漏，原因多为碳封严失效。碳封严的作用是防止滑油从附件齿轮箱中顺着驱动轴漏出，封严机理是两个相互接触的碳面在高速旋转状态下起到封严作用。但在湍达700 发动机上很少出现余油口漏滑油的情况，原因是采用的封严方式不同。

该发动机外部齿轮箱有7 个部件安装面，内部齿轮通过驱动轴带动外部安装部件。中压压气机第8 级（IP8）空气通过连接到齿轮箱背面的管路提供空气封严（见图3）。齿轮箱内的孔将增压空气直接引入到每个安装面上的双篦齿式密封。空气被供应到每个封严的中心，发动机正常运转后，空气压力大于滑油压力，一部分空气由封严流入齿轮箱以容纳滑油。这些空气与来自发动机其他气源的排放空气混合，并通过油气分离器排出机外。剩余的另一部分空气从封严的中心流向部件排放口，以防止滑油系统污染。部件排放口的空气通过管路经发动机底部排放桅杆排出。

图3 空气封严

3 原因分析

如前所述，齿轮箱采用空气封严，发动机冷转或长时间低功率运行时，在空气压力低于滑油压力的情况下，可能会有滑油从齿轮箱中流出，汇集到部件和齿轮箱的安装面。另外，给滑油箱添加滑油时，也可能有滑油从滑油箱加油口溢出。

较低的气温导致部件内部O 型密封圈收缩，引起轻微渗漏；温度升高后，密封圈膨胀，渗漏停止。如果温度长期影响，将使密封圈反复收缩膨胀，最终导致O 型密封圈永久变形，渗漏持续产生。飞机在定检长时间停场后，尤其在冬季，第一次起动时发动机余油口漏油现象会较频繁，经过地面慢车暖车后渗漏通常会停止。AMM 手册中均有渗漏标准，需要注意的是渗漏标准仅适用余油口，发动机上的部件及管路接头不允许任何漏油。如果发现渗漏超限，更换相应部件即可。

燃油收集油箱排放口的渗漏原因较特殊，下文将区别于其他部件做详细分析。

3.1 燃油收集油箱

如图4 所示，燃油收集油箱的作用是当发动机关车或起动失败后收集燃油总管中多余的燃油，在下次发动机起动期间，引射泵将燃油送回低压燃油系统。收集油箱中的燃油将提升浮子活门使其移至打开位置。发动机起动期间，低压燃油流经引射泵，使引射泵中的局部燃油压力低于油箱中的压力。此时单向活门打开，燃油从油箱中流向低压燃油泵进口。油箱中的燃油减少，直到浮子活门关闭，空气被阻止进入燃油系统。单向活门确保燃油不会从管路流到收集油箱中。

图4 燃油收集油箱

如果引射泵故障，引射泵油滤堵塞或收集油箱内部的浮子活门、单向活门故障，将影响正常供油。在发动机多次起动失败后，油箱可能充满。如果收集油箱过满，燃油将通过余油管排出机外。当发动机以低于慢车转速运转时，收集油箱的引射泵不会回油，连续四次湿冷转也会导致排放桅杆处渗漏。

3.2 FMU 排放活门（FMU Dump Valve）

由图5 可知，排放活门在FMU 内部，与增压及关断活门（PRSOV）互联。当PRSOV 打开时，排放活门会关闭；当PRSOV 关闭时，排放活门会打开。发动机运转时，PRSOV 打开供油，排放活门关闭，防止燃油回流到收集油箱；关车时，PRSOV 关闭切断供油，排放活门打开，将管路中未燃烧的燃油回流到收集箱。如果排放活门故障在开位，将导致大量燃油非正常回流到收集油箱，最终因油箱过满而排出机外。

图5 排放活门

3.3 润滑燃油滤

燃油收集油箱中的燃油在下一次发动机起动时会通过油箱底部的引射泵注入低压燃油泵进口。但收集油箱并没有被增压，而引射泵采用高速低压原理，通过在管道内产生高速油流，在中央引射油管产生低压，从而将燃油吸出，因此需要提供引射流。从图6 看出，从低压燃油泵出口引出一根独立的管路到收集油箱，这股燃油要先经过润滑油滤。由图7 看出，从该油滤出来的燃油还有一部分流回，为燃油泵轴承提供润滑，因此该油滤称为润滑油滤。需要注意的是，发动机干冷转时，虽然未供油，但活门也需要打开，以提供该环路润滑燃油泵的燃油。

图6 燃油系统

图7 燃油泵内部图

如果润滑油滤出现堵塞，提供引射流的供压管路会被切断，燃油收集油箱中的燃油就无法进入燃油供油管路，最终导致油箱过满溢出。空客排故手册中提到，飞行时间少于2000h 的新交付飞机燃油泵上的润滑油滤堵塞可能导致排放桅杆处排放油箱端口有燃油泄漏，这也解释了表1 统计结果中飞机引进前几年润滑油滤更换频率高的原因。

4 排故建议

余油总管连接到发动机的各个重要部件，同时在排放桅杆有对应部件的详细标注，可以大致判断出故障点。从图2 可以看出，两个VSV 作动器、AOHE和FMU 连接至同一排放口，IDG 和起动机连接至同一排放口。但每个作动器、AOHE 和IDG 的排放管都有一个收集器，作用是更好地检测渗漏源。如果发生渗漏，收集器可容纳部分油液，可通过检查收集器中的液体来识别相应的缺陷部件。如果仍无法确认渗漏来源，可从排放桅杆处脱开余油管，在管路端口包裹口袋，然后试车收集漏油。

对于滑油部件IDG 和起动机余油口渗漏的滑油，在无法准确判断是齿轮箱渗漏还是部件渗漏时，可先运转发动机10min 后再检查，或通过查看发动机的滑油消耗率来确定，必要时可拆下IDG或起动机进行检查。

对于收集油箱排放口的渗漏，如果是在发动机运转过程中发生的，对未执行SB 73-F174 的FMU，可先清洁排放活门，仍然渗漏的可更换FMU。对于执行了SB 73-F174 的FMU，可直接更换FMU。如果渗漏是在发动机关车后发生，且飞行时间少于2000h，应先考虑润滑油滤堵塞的可能。如果大于2000FH，应首先考虑收集油箱下部引射泵故障；如果渗漏持续，再考虑FMU 排放活门故障；如果换件后故障现象依旧，则考虑收集油箱内部故障。如果故障仍无法排除，则考虑燃油泵本体损坏的可能。

更换收集油箱或引射泵后，需要特别注意因油箱内部为空，必须监控发动机4 次运转正常才能确认故障排除成功。