導語：滑油監控技術在航空發動機的運用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文通過對滑油監控技術進行介紹，分析了滑油系統受污染原因及引起的危害性，將其綜合應用于某型航空發動機故障診斷分析中，解決了附件機匣傳動齒輪軸承保持架斷裂脫落引起的滑油系統異常警報問題，消除故障隱患，有效保障飛行安全，具有重大的社會和經濟效益。

關鍵詞：航空發動機；滑油診斷；故障監測

滑油系統是航空發動機的重要系統之一，主要給發動機齒輪、軸承等機械旋轉件提供充足的滑油進行潤滑和冷卻。如果滑油系統供油不充分，噴油嘴堵塞等故障導致齒輪、軸承等旋轉件得不到充分的潤滑，那么就可能產生機械磨損、點蝕、剝落、膠合等故障，金屬磨屑隨著滑油進行循環，又會進一步對發動機旋轉件產生傷害，磨損嚴重時會導致抱軸，造成發動機停車。為消除故障隱患，對滑油系統進行監控檢查，保證發動機旋轉件健康運行。滑油系統監控分兩種，一種是在線監控，如磁塞探測器的檢查；一種是離線檢測，即采樣工作后的滑油進行光譜分析和鐵譜分析，對滑油中金屬成分、含量和磨粒尺寸等參數進行監控，根據數據定位故障部位，評估受損程度，隨之制定合理的維修方案，有效提高航空發動機可靠性。下面介紹滑油監控技術及在航空發動機上的應用情況。

1滑油監控技術

利用系統中滑油具有循環使用這一特點，通過分析被檢測航空發動機滑油中攜帶零件結構疲勞破裂產生的磨屑數量、成分，可以直觀反映發動機內部機件的工作狀況、接觸表面的損傷情況，為轉子軸承、齒輪等重要零部件的故障監控和技術診斷提供有力依據。從而使對發動機部件的使用壽命和可靠性分析評估更加準確，使維修方案更有針對性、更加有效。1.1磁塞檢測法。磁塞又稱磁性金屬屑探測器，安裝在回油路的不同部位，其內部永磁鐵和濾網可以吸附油路中機件工作磨損脫落下的鐵磁性金屬屑。一般在發動機停車后維護前取出磁性探針進行檢查，觀察探針上金屬屑顆粒大小、數量、色澤、形態，判斷發動機內部機件是否出現過度磨損、疲勞損傷問題，并立即采取相應的維修手段，因此初步預測發動機內部故障發生情況。磁塞探測法所需設備結構簡單、操作起來較為方便，是目前使用廣泛的機載滑油監測技術。但僅適用于鐵磁性金屬屑收集，對于非鐵磁性機件間磨損產生的顆粒無法有效收集；滑油中仍然存在大量小于50μm的金屬屑，由于磁矩小不易被磁性探針吸附，導致探測樣本有限，無法全面反映磨損狀況；同一型號不同發動機的初始金屬碎屑數量無法達到一致，差別巨大，很難劃定統一標準界限；當滑油中金屬屑數量過多，金屬探針達到飽和，無法繼續吸附金屬磨粒，采集不夠全面，因此探針需頻繁更換，較為繁瑣。1.2光譜分析法。在發動機運轉過程中，零件磨損處表面會剝落大量碎屑顆粒，混合進滑油中，參與滑油循環。盡管大尺寸金屬顆粒會被油濾和金屬屑探測器所截獲，但大量細小微粒仍懸浮在滑油中，運用磁塞監測法對發動機磨損狀況分析是不全面的，容易產生較大誤差。滑油光譜分析技術可以監測到滑油中Fe，Al，Cu，Cr，Sn，Mg，Ti，Ni等構成發動機零部件的主要金屬元素含量。該技術原理是，通過對所取滑油樣本進行燃燒，不同種金屬顆粒會被激發出其特定的元素輻射光譜，光的強度大小表明該金屬含量多少。因此根據實驗測得能譜、脈沖計數率和放射強度，可以分析出磨損金屬元素種類及含量，對發動機內部磨損情況和工作狀況進行評估。光譜分析法可以監測1μm級的微粒，適用于早期發動機的磨損監測和故障預防，一般在發動機每工作25h進行一次檢測。1.3鐵譜分析法。鐵譜分析技術是基于發動機摩擦件大多是鐵磁性材料這一特點，以磁譜儀為工具，在高梯度強磁場的作用下，可以將滑油中的金屬磨屑分離，并按尺寸大小逐次不重疊地沉積在一透明載體基片上，再對微粒進行觀察測量分析的一種應用于航空發動機工況監控的技術。一般正常磨損產生微粒的尺寸小于10~15μm，各種失效磨損產生初期微粒的尺寸為15~200μm，鐵譜分析技術可以收集1~200μm尺寸范圍內的微粒。[4]由此可見，鐵譜分析范圍將大多數因磨損而產生的微粒尺寸涵蓋在內。另外，利用鐵譜顯微鏡對基片上微粒沉積區進行光密度測量，得到磨粒形態特征，以此研究磨損形式機理，預測磨損發展趨勢，在不影響發動機正常工作運轉的條件下進行有效磨損故障預報。但在分析監測多材質摩擦副磨損情況時，由于部分材料不具有鐵磁性，容易導致實驗結果誤差過大，鐵譜分析法在這種情況下并不適用。此外，該技術缺少標準化、規范化流程，對實驗操作人員專業素養和經驗有較高的要求，分析結果對專業經驗的依賴性較強。并且鐵譜分析法所需特定監測設備，受場地的局限不易移動，因此不能就地快速有效分析故障原因。

2滑油監測技術在航空發動機上的應用

滑油檢測技術在航空發動機上得到了廣泛應用，如在油氣分離器上安裝了磁塞探測器，當探測器上積累了一定的金屬屑，發動機就會發生警報信號，通知維修人員進行修理，發動機每使用25±5小時后，維修人員就要按規定對滑油采樣，進行光譜分析或鐵譜分析，檢查滑油中的金屬含量是否超過警告值，從而判斷滑油系統的工作情況。下面舉例說明。某型航空發動機首次裝機使用5h后，發出滑油系統發出警報信號，維修人員進行地面檢查，發現油路中濾網和磁塞探測器上吸附有少量金屬屑。經分析認為：發動機處于初始磨合期，濾網和磁塞探測器上的金屬屑是初始磨合的產物。初始磨合過后就不會產生金屬屑了。因此制定的維修方案是放出滑油系統內的滑油，更換清潔滑油，發動機冷運轉，沖洗滑油系統，再次放出滑油系統內的滑油，更換清潔滑油，發動機監控使用。發動機再次工作5h后，警報仍未解除，油路中再次懸浮大量金屬屑顆粒。遂對油液取樣，進行光譜分析，發現鐵、銅元素濃度超標，發動機內部存在較嚴重的機械磨損故障。經分析：鐵元素可能主要來自于齒輪、軸承、調整墊圈、封嚴漲圈等機件；銅元素可能主要來自于軸承保持架，滑油泵上的青銅襯套等機件。再用鐵譜顯微鏡觀察鐵譜片上微粒沉積區，發現片狀磨粒數量異常，初步判斷發動機附件傳動軸承發生故障，然后分別從各附件系統滑油取樣，進行光譜分析，發動機附件機匣滑油中的銅元素含量明顯高于其他部位。制定維修方案如下：將發動機從飛機上分下來，分解相關機件及附件機匣，打開附件機匣蓋，發現附件機匣傳動齒輪軸承保持架斷裂脫落，軸承滾珠磨損異常，表面有嚴重的金屬剝落及坑痕。更換附件機匣齒輪傳動軸承，按工藝規程進行裝配、試驗，合格后裝機檢查，滑油系統工作正常，故障排除，發動機繼續使用。從上面例子可以看出，采用滑油監控技術消除了一起嚴重的故障隱患，保證了飛行安全。

3結論

本文介紹了滑油監測技術中的磁塞檢測法、鐵譜分析法、光譜分析法，并將之應用航空發動機故障診斷中，大大減少人為因素、方法受限等原因造成的誤差，提高了航空發動機可靠性，保障飛行安全，主要結論如下：①發現滑油濾和磁塞探測器上有大量顆粒堆積時，應立即停車檢查；②對油液取樣進行光譜分析和鐵譜分析，綜合分析比對檢測結果，初步推測故障點；③細分部位再光譜分析，精確定位到故障部件，開展預防性維修工作，避免過剩維修。

參考文獻：

[1]費逸偉，姜旭峰，朱煥勤，胡役芹.基于油液分析的航空發動機狀態監控與故障診斷系統研究[J].潤滑與密封.2004（5）：73-77.

[2]陳立波，宋蘭琪，陳果.航空發動機滑油綜合監控中的磨損故障融合診斷研究[J].航空動力學報，2009（24）：169-174.

[3]陳禮順，張瑩松，趙翌，楊武奎.航空發動機軸承失效分析[J].航空制造技術，2015（23）：120-123.

[4]吳振鋒，左洪福，孫有朝.航空發動機磨損故障的常用監控手段及其對比[J].航空工程與維修，2000（4）：25-26.

[5]祁磊，郭朝翔.航空發動機滑油綜合監控方法及應用[J].科技創新導報，2013（10）：23-27.

作者:郝嘉玉 陳禮順 單位:1.南昌航空大學科技學院 2.南昌航空大學