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摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，乘坐飛機出行已經成為一種極為普遍的現象，而航空發動機的相關研究也成為專家學者關注的重點。本文以航空發動機滑油箱為例，首先介紹了防虹吸設計的原理，并分析了航空發動機滑油箱防虹吸設計的要點以及維護的注意事項，希望能夠為相關的工作提供一定的參考。

關鍵詞：發動機；滑油箱；虹吸近年來，虹吸現象

對航空發動機的影響日益嚴重，不僅導致滑油箱中的滑油進入發動機內部，會造成一定的污染，而且還增加了飛機啟動的阻力和滑油的消耗，所以如何有效防止虹吸現象，對于航空發動機的發展至關重要。

1防虹吸設計的原理

航空發動機滑油箱防虹吸設計需要達到的效果是，當發動機停車后，滑油箱中的滑油不會發生滑動，尤其是不能流入到發動機內部，從而保證了測量的滑油消耗量真實有效。在進行設計之前，我們需要了解一下虹吸原理相關的內容，如圖1所示。虹吸主要是利用液面高度差產生的作用力，假設有一個倒U型導管，當導管內裝滿液體后，這時將導管的一端置于位于較高位置并且裝滿溶液的容器內，那么液體會通過導管流向位于較低位置的容器。其實發生虹吸現象的主要原因與壓強有關，根據帕斯卡定律，壓強的計算公式為P=ρgh，而現在h1＜h2，所以倒U形導管左邊位置的壓強要小于右邊位置的壓強，但同時B點、C點受到大氣壓的作用，但是具體差值可以忽略不計，所以由公式P1-ρgh1＞P2-ρgh2，可以得到A點左端的壓強大于A點右端的壓強，所以液體會朝下流動。分析了虹吸現象的成因后，在進行防虹吸設計時，可以在倒U型管上開孔，讓空氣進入管內，這樣就能夠保證壓強大小相等，或者是設置單向活門，形成隔離效應，讓液體無法有效流動[1]。

2航空發動機滑油箱防虹吸設計的要點

2.1油箱內部。正常情況下，航空發動機在停車后，供油路上的滑油會很多，這些滑油從滑油箱流出后，充滿了增壓泵的縫隙，并且滲入到散熱器、轉換活門以及軸承中，如果不進行處理，會引起不良后果。具體的設計方法是，在滑油箱內部的油濾進口管上部開一個小孔，因為油濾在滑油剛離開增壓泵后過濾滑油，所以當發動機正常工作時，滑油可以向發動機各個潤滑點供油，與此同時，滑油還可以由該小孔回到滑油箱內。當發動機停止工作后，空氣會通過該小孔進行到進油管中，保證壓強的穩定和一致，從而有效防止了虹吸現象。因為這種方法比較簡單，而且效果較好，所以得到了很廣泛的應用，但是在設計過程中，仍然需要考慮供油泵的能力和油泵的效率，控制好節流孔的油量，而且開孔位置一定要高于油箱的油面[2]。2.2出口管路。對于一些特殊的發動機，比如油泵的出油管路不在滑油箱的上方，那么在進行滑油防虹吸設計時，需要在供油管路上額外增設一條管路。這條管路的方向與供油管路的方向相反，并且配有節流嘴，當發動機利用增壓泵進行供油時，這些滑油的流向不再單一，而是同時能夠流向發動機和滑油箱，而供油結束后，這條管路也能夠起到平衡氣壓的作用，防止虹吸。在對供油泵能力進行計算時，仍然不能忽視節流孔油量的問題，并且通過計算確定油泵效率的損失情況。2.3單向活門。為了保證航空發動機達到最佳的防虹吸效果，還要使用單向活門，在滑油箱供油泵的管路上進行科學的設置，從而保證防虹吸的質量。這種設計方法最為直觀，只需要根據具體的情況，比如發動機的型號，從而設置活門的打開壓力，一般在0.012MPa左右。這里需要注意供油泵氣塞的問題，如果發動機啟動時，供油泵中進入了空氣，而單向活門的阻力較大，這時供油泵的壓力小于單向活門的阻力，所以無法打開活門，解決這一問題的方法是，在單向活門中間引出一條管路[3]。這一管路具有多種功能，比如當發動機的附件機匣位于發動機底部時，可以使用該管路向軸承供油，而如果發動機的附件機匣位于發動機頂部時，該管路的出口可以高于滑油箱表面，但是需要在管內設置節流嘴，直徑為1.2mm左右。至于單向活門的打開壓力，要保證適度，不宜過大或者過小，與能夠發生虹吸現象的壓力相匹配和抵消即可。但是一定要設計放氣管路，防止增壓泵氣塞的情況，而節流嘴的位置要高于滑油箱油面。2.4入口管路。在增壓泵入口處同樣可以設計防虹吸系統，該系統的增壓泵入口管路由滑油箱引出，在液面上部設置2個以上的節流嘴，并且各個節流嘴之間要通過小管進行連接，同時節流嘴也要與增壓泵的后部進行連接。在發動機工作過程中，滑油能夠堵塞節流嘴，這樣降低了節流嘴通氣腔產生的增壓效果，而且保證了增壓泵的效率穩定。即使發動機停車后，增壓泵不再供油，這時設計系統可以保證空氣通過小管進入增壓泵的入口管路內，從而防止了虹吸現象的發生。這一設計系統比較復雜，而且入口管路的引出工作格外重要，必須要高于油箱液面，同時節流嘴的數量要盡可能多，每個節流嘴的直徑要盡可能小，避免影響增壓泵的供油效率。

3航空發動機滑油箱維護的注意事項

3.1虹吸處理。當航空發動機處于非工作狀態時，如果滑油箱出現虹吸情況，會導致滑油箱內的滑油量明顯減少，如果沒有經過調查，直接添加和補充，會導致滑油損耗嚴重，造成資源的浪費，而且會導致滑油在軸承以及增壓泵中大量聚集，影響發動機的啟動，尤其是北方地區的冬季，如果出現虹吸現象，啟動發動機比較困難，耗時較長，可能影響飛機的正常起飛，造成航班延誤。有鑒于此，需要做好虹吸處理工作，一般而言，目前大多數發動機滑油箱的容積在20L左右，并且頂部有5L的預留空間，便于回油和通氣，這里涉及油位傳感器的問題，當滑油從滑油箱留出后，傳感器殼體和感應電極之間的電容量會發生相應的變化，駕駛人員以及地面控制中心都能夠通過顯示器實時觀察油量的剩余情況。當滑油箱的油量低于5L時，系統會發出警示信號，同時紅色光標會開始不停地閃動。油位傳感器如圖2所示。如果是由于虹吸現象引起的滑油箱油量過低，需要對防虹吸管路進行清洗，并進行通風處理，保持各接頭和內壁的干凈，而且還要檢查滑油的質量，觀察色度，測試黏度，如果滑油出現了污染或者是變質的情況，需要及時進行更換。另外，滑油箱的實際容量也要進行必要的測試，如果出現偏差，也要重新采購和安裝滑油箱。3.2定期核實。在日常的維護管理過程中，要注意保證滑油的品種和類型，不能混合使用，并且在顯著位置標明滑油的品牌，防止出現誤加的情況。當飛機需要補充滑油時，需要在關車后半小時內完成，在添加時要檢查滑油消耗情況是否正常，如果正常，則將滑油添至20L左右，這里還要注意發動機的溫度會對滑油產生一定的影響，但是二者之間的油量差異不是很大，基本上保持在1.5L左右。對于安裝防虹吸管路的滑油箱，要定期進行保養，并且清洗后要做好試車工作，確保防虹吸效果符合設計要求。另外，也要注意發動機內部其他部件的磨損情況，做好保養工作，提高發動機的工作效率。

4結論

綜上所述，雖然我們明確了虹吸原理，但是在對航空發動機進行防虹吸設計時，還需要考慮很多問題。發動機的構造復雜，既要保證效率，還要兼顧安全，所以在具體的設計過程中，要結合具體情況，通過開孔或者是增設管路的方式，保證滑油箱中的滑油不會流入到發動機內部。

參考文獻：

[1]莫凡臣.航空發動機滑油箱油量實時測量的方法研究[D].沈陽航空航天大學，2015.

[2]劉宏臣.飛機維修時航空發動機滑油系統污染防控探討[J].經貿實踐，2016（22）：244-245.

[3]屈衍靜，曹麗娜，欒旭，宋冠麟，史妍妍，楊杰.某航空發動機滑油位異常下降故障分析[J].航空發動機，2018，44（01）：27-31.

作者:魏旭東 單位:中航飛機股份有限公司漢中飛機分公司