某型发动机主滑油泵传动轴断裂导致空中掉转故障分析

某型发动机主滑油泵传动轴断裂导致空中掉转故障分析

李凤影、陈旦、张兵兵

（中国航发南方工业有限公司，湖南株洲412002）

摘要：本文根据某型螺旋桨发动机滑油系统、燃油系统及螺旋桨操纵系统工作原理，分析了主滑油泵传动轴断裂的故障。解读滑油系统、燃油系统及螺旋桨操纵系统相互关系，确定了主滑油泵传动轴断裂导致空中掉转故障机理。

关键词：主滑油泵、传动轴断裂、转速下降。

前言

某型发动机在空中出现工作转速异常下降故障，易导致发动机顺桨停车，威胁飞行安全。本文对主滑油泵传动轴断裂导致转速下降的过程进行了详细的研究，对此类故障的分析具有参考意义。

1 现象描述

某发动机在飞行过程中主滑油压力突降，随后发动机工作转速下降至90%，发动机故障信号灯亮，扭矩压力、燃油耗量、排气温度跟随下降；当滑油压力下降至0.15Mpa，发动机转速下降至66%、扭矩下降至2.8kg/cm2，燃油耗量和排气温度基本为0，随后持续保持该状态。机组决定对发动机进行人工顺桨停车。

经检查发现发动机主滑油泵传动轴断裂，确认空中发动机工作转速异常下降为主滑油泵传动轴断裂导致。

2工作原理介绍

2.1 滑油系统

发动机正常工作时，滑油系统循环油路的工作过程是：使用过的滑油流入散热器散热，从散热器出来的滑油与辅助滑油泵的补充滑油汇合一起流入主滑油泵增压级，主滑油泵上的调压活门保持滑油滤出口处的油压为0.49Mpa～0.539MPa。当滑油因被消耗而不能保持此油压时，辅助滑油泵就从油箱抽油补充，以恢复此压力。

滑油被主滑油泵增压级压出，经附件传动机匣内的油道分别流入前、后油滤。由前油滤出来的滑油经附件传动机匣内的油路流入减速器。由后油滤出来的滑油，向调速器和燃油调节器供油，并润滑和冷却附件传动装置和传动盒的传动零件及发动机转子的各轴承。

2.2 燃油系统

燃油调节器的部分控制是利用滑油作介质来作用的。由发动机滑油系统（主滑油泵）向燃油调节器的滑油泵供油。在燃油调节器内装有滑油泵，滑油泵设有离心配重机构，燃油调节器工作滑油压力Pn与离心配重离心力成正比，离心配重离心力亦与发动机工作转速成正比，利用这种关系燃油调节器的控制油路即可感受转速的变化，从而发出相应的控制动作。

发动机被起动发电机带动到转速约17％～18％左右时，停车电磁活门21（图1）断电，停止油腔133回油，当油腔24停止回油后，活塞20在油腔24内工作滑油压力Pn作用下，向左移动，放开叉形摇臂3，在弹簧13和14的作用下，叉形摇臂向左，通过拨杆4，打开油门开关。在发动机正常工作过程中，停车电磁活门一直处于断电状态，若此时工作滑油压力Pn下降至小于活塞左侧弹簧力时,弹簧推动活塞向右移动,使燃油调节器节流开关旋转,逐渐关小节流开关。 图1 油门开关打开状态

2.3螺旋桨操纵系统

发动机工作时，调速器内的滑油泵被发动机带动旋转，由发动机主滑油泵来的滑油流经油路调速器滑油泵增压后，在稳定工作状况下，调压活门保持定距油路油压为3.724MPa。当发动机转速增大时，在调速器离心配重作用下，从调速器滑油泵来的高压油由大距油路进入A腔，推动变距活塞右移，带动桨叶转动，使桨叶角增大。当发动机转速减小时，在调速器离心配重作用下，使大距油路与回油路接通，A腔内的滑油在桨叶横向离心力及小距油腔D的油压作用下通过回油路回油至附件传动机匣，变距活塞左移，带动桨叶转动，使桨叶角变小。

螺旋桨液压定距过程（见图2）：当定距油路内滑油压力下降时，F腔无油压，定距活塞右移，定距活门在小弹簧弹力作用下也右移，自动关闭 A腔滑油出口，以阻止螺旋桨在横向离心力和D腔油压作用下自动变小距的趋势，使螺旋桨桨叶角固定在故障发生时的角度。 图2 液压定距活门打开状态

3 故障机理

当主滑油泵传动轴断裂后，主滑油泵无法正常工作，主滑油泵出口压力下降，不能保证燃油调节器滑油泵进口正常压力，燃油调节器内工作滑油压力Pn降低，导致停车机构活塞右腔压力下降。当滑油压力下降至小于活塞左侧弹簧力时,弹簧推动活塞向右移动，在叉形摇臂作用下，使燃油调节器节流开关旋转,逐渐关小开度，燃油供油量下降，排气温度、扭矩压力随之下降；主滑油泵出口滑油压力下降后，调速器进口滑油压力下降，调速器滑油泵无法维持定距油路油压（3.724MPa），定距油压随之下降至1.23Mpa以下，螺旋桨解除限动灯亮，此时螺旋桨液压定距和机械定距同时作用，无法变小距，导致发动机转速随燃油供油量下降而下降。当供油量降为零时，发动机在迎面气流作用下保持低速风车状态（66%）。

4 结论

发动机转速下降的原因是：主滑油泵传动轴断裂，主滑油泵出口的滑油压力急剧下降，滑油系统无法正常维持向调速器和燃油调节器供滑油，燃油调节器工作滑油压力减小、节流开关开度减小、燃油供油量下降，且调速器定距油压下降，螺旋桨无法变小距，导致发动机工作转速随燃油供油量下降而下降。

1