某型发动机引气有滑油味故障分析

朱怡平 熊英喜 付文俊 张世学 张兵兵

（中国航发南方工业有限公司，湖南株洲 412002）

0.引言

该型发动机将压气机第5级部分高压气流分别引到桨轴与压气机前轴承封严滑油。另引燃烧室二股气流到飞机座舱，改善座舱舒适度。在一定程度上检验发动机工作时滑油系统密封性。座舱有滑油味，表明滑油系统密封不良，有滑油渗出掺混到引气流中。针对引气有滑油味故障，本文基于该型发动机结构与工作原理，采用故障树分析，通过换件试验排除故障。

1.故障现象

该型发动机装用在飞机上，飞机停放2个月后，地面开车座舱引气有滑油味。经将压气机前轴承封严节流嘴从φ4mm换至φ6mm后，飞行4个场次无异常。继续停放12d后，再次飞行发现座舱引气又出现滑油味且冒白烟。飞机降落后，地面目视检查减速器前盖无油迹。

2.原理分析

该型发动机是单转子、带十级轴流式压气机，采用1-2-0式轴承支撑方案的涡桨发动机。前、中、后及桨轴前轴承均采用篦齿-空气封严结构。燃烧室3、4和8号支板开有引气孔，从压气机第十级来的气流，流到燃烧室引气导管安装座上，通过装在安装座上专用引气导管，引出小股气流用于飞机座舱增压。滑油系统密封不良或燃烧室支板处有滑油与气流掺混，座舱引气会有滑油味。

基于该型发动机结构特点与工作原理分析，造成引气有滑油味的可能原因有：

（1）桨轴前轴承封严空气压力过小，滑油从减速器前盖漏出，或由于压气机前轴承封严压力过大，导致减速器内腔压力过高，将润滑前轴承的滑油挤出减速器前盖，进入进气道与气流掺混。

（2）压气机前轴承封严压力过小，滑油从压气机第一级轮盘上溢出，在离心力的作用下甩入压气机气流通道中。

（3）燃烧室前集气室焊缝密封性差，或是后封严圈篦齿不断磨损，导致B腔气体泄露[1]，气压降低，失去封严中轴承润滑油作用，造成润滑中轴承的滑油流入压气机气流通道。

（4）滑油进油管与1号支板有缝隙，油雾沿缝隙流到1号支板上，造成引气有滑油味。

（5）滑油回油管圆度变形，造成回油管与其安装座内孔有缝隙，滑油沿缝隙流入燃烧室6号支板。

（6）涡轮轴腔导管与10号支板有缝隙，油雾沿缝隙流到10号支板上，造成引气有滑油味。

（7）燃烧室前后收油池密封性差，滑油渗出至燃烧室支板上，与二股气流掺混。

（8）中后轴承回油管单向活门卡滞，滑油倒流至燃烧室机匣内。

3.故障树分析

根据以上对该型发动机结构特点与工作原理分析，建立飞机座舱引气有滑油味故障树（图1），共有8个底事件，对其逐一开展分析验证。

图1 座舱引气有滑油味故障树

3.1 影响因素X1～X3

桨轴前轴承封严压力过小，润滑前轴承的滑油从减速器前盖渗出，目视检查减速器前盖无滑油迹，排除X1。

压气机前轴承封严压力过小，润滑前轴承的滑油溢出至压气机第一级叶片。目视检查第一级叶片无滑油迹，排除X2。

B腔封严压力过小，润滑后轴承的滑油从后封严圈溢出。检查第十级叶片无滑油油迹，排除X3。

3.2 影响因素X4

滑油进油管与支板有缝隙，涡轮轴腔油雾渗入到燃烧室1号支板内腔。检查燃烧室1号支板无滑油迹，排除X4。

3.3 影响因素X5

滑油回油管与其安装座有缝隙，滑油沿缝隙流进燃烧室6号支板。拆开中后轴承回油滤检查滑油回油管圆度变形。用工业内窥镜检查回油管和6号支板均有较多滑油油迹。因此X5不能排除。

3.4 影响因素X6～X8

涡轮轴腔导管与支板有缝隙，滑油渗入燃烧室10号支板内腔。内窥镜检查燃烧室10号支板无滑油迹，排除影响因素X6。

前后收油池有裂纹，前后收油池中的滑油渗漏至前后收油池外部，内窥镜检查前后收油池外部无滑油迹，排除影响因素X7。

中后轴承回油管单向活门卡滞，滑油沿中后轴承回油管倒流进燃烧室，最后经燃烧室漏油活门漏出。工业内窥镜检查燃烧室漏油活门前、后机匣内表面均无滑油迹，排除X8。

综上所述，故障根本原因为：滑油回油管圆度变形，造成管子与其安装座内孔有缝隙，且胶圈老化失去封严作用，工作时中后轴承抽油泵抽回的滑油沿缝隙流到燃烧室6号支板，造成飞机座舱引气有滑油味。

4.换件试验验证

根据故障树分析和内窥镜检查结果，研究制定针对性排故方案[2]：即外场先用汽油将燃烧室6号支板与滑油回油管表面滑油油迹冲洗干净后，再用校正工装对滑油回油管进行圆度校正。更换中后轴承回油滤处胶圈、调整垫与石棉垫，最后进行地面试车验证。

外场按照制定的排故方案进行地面试车时，座舱引气无滑油味。试车完成后检查燃烧室6号支板无滑油迹，故障排除。

5.封严结构改进

为解决滑油回油管圆度变形，封严胶圈受力不均匀问题。改进该处滑油封严结构如图2所示。

图2 中后轴承封严结构改进图

（1）加强滑油回油管（3、4）刚度将管子厚度扩大为5mm，与安装座（1）过盈配合（10）。在滑油回油管与中后轴承回油滤壳体（2）接合面加装石棉垫（8），防止溢出。

（2）封严胶圈（6）套在管子接合面处。封严胶圈受中后轴承回油滤壳体与滑油回油管安装座均匀轴向力与周向力紧贴接合面外圆和安装座孔下端面防止滑油渗入配合面（10）。

（3）滑油回油管安装座加装空气封严装置（5）。引用VI号支板中部分气流沿阶梯扩张型流道提高其封严压力，使之高于滑油回油管与中后轴承回油滤壳体（2）接合面溢出的滑油压力。防止溢出的滑油经配合面（10）渗入6号支板内腔。

6.结论

本文针对飞机座舱引气有滑油味故障，采用故障树分析并结合现场检查情况明确故障发生原因，即：滑油回油管与其安装座有缝隙。据此制定针对性排故方案。即：校正滑油回油管圆度，更换中后轴承回油滤处封严胶圈、钢垫和石棉垫后进行地面试车，故障排除。为解决滑油回油管圆度变形，封严胶圈因受力不均、老化失去封严作用的问题。提出扩大滑油回油管厚度并在结合面处加装石棉垫、封严胶圈和调整垫，另在滑油回油管安装座下端加装空气封严装置的结构改进方案。