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航空发动机修理技术
1.5.10.6 10.6 油料污染
10.6 油料污染

发动机附件,都不乏大量精密配合偶件,对工作介质都有极高的清洁度要求。油液污染破坏了其工作条件,造成了摩擦副运动表面加速磨损和划伤,使泄漏加大,效率降低,流量和压力脉动增大,油温升高;污染物堵塞或卡滞活门,折断转动或滑动部件,造成机构失控、失效,致使发动机超温、超转、喘振和停车,甚至破坏整台发动机,从而导致重大事故发生。油料污染对飞机和发动机的安全可靠工作构成严重威胁。

10.6.1 航空发动机油料污染物的类型

航空发动机燃油系统的污染物有固态、液态、气态和化学污染物。

1.固态污染物

固态污染物是最危险的,包括金属毛刺、飞边、焊渣、尘埃、砂粒、氧化皮、橡胶颗粒、油垢、镀(涂)层剥落物、油液衍生化合沉淀物及高温时生成的碳化粒子等。这类污染物主要来自以下污染:

(1)潜在污染:零部件装配前清洗不彻底,或在装配及注油时混入污染物。

(2)环境污染:执行机构未装防尘装置或空气过滤器。

(3)诱发污染:在构件工作过程中,运动表面摩擦产生固体颗粒。

2.液态污染物

水是油液中最常见的液态污染物。水对油液的主要污染方式为腐蚀,溶解于油,生成细菌和结冰。当油液中水分子含量超过5×10-4个时,则加速油质恶化。水的污染使零件表面生锈,在一定温度下聚合成碳氢化合物,这种胶状物附在零件表面上起腻塞作用,影响系统性能。燃油中的胶质物与水发生混合作用产生黏性,并与燃油一起形成胶状薄膜,沉积在过滤网或其他零件上,对油滤有一定的堵塞作用。当油液中含有铜、铅元素时,将对胶质物的产生起到催化作用。

3.气体污染物

空气是常见的气态污染物。通常,油液中含有5%~13%的空气。当油温升高或压力降低时,气体从油液中游离出来,产生气穴,造成控制失真,系统响应灵敏度降低,甚至造成气蚀破坏。在气蚀过程中伴随化学腐蚀和电解作用,加速了金属的腐蚀和疲劳破坏。此外,空气进入系统内,在一定压力下促成油液某些成分衍生成化学沉淀物。

4.化学污染物

燃油中存在大量微生物,如厌氧细胞、喜氧细胞、病菌、海藻等,分布在油水界面及附近的燃油层内。燃油中的水分、矿物质(金属、尘埃、锈蚀物、盐分等)是上述过微生物生存、繁衍的条件。这些微生物小到0.5 μm,大到10 μm,不仅污染燃油,而且牢固地附着在零件表面上,发生阻腻、堵塞,还原成硫酸盐,形成碳化氢和氧化物,乃至分泌出酸,使金属腐蚀。燃油中的硫和硫化物具有很强的腐蚀性。青铜、锌和镉在硫酸作用下形成复杂的不溶解化合物,这种黏性胶状物附在零件表面上,使零件腐蚀。

10.6.2 油料污染对燃油系统的影响

燃油被污染后,将显著影响燃油系统的性能。燃油中的污染物对燃油系统造成的破坏方式有加速磨损与疲劳破坏、化学腐蚀、油料变质及机械阻塞与卡滞。

1.加速磨损与疲劳破坏

磨损和疲劳破坏主要由固态污染物引起。固体颗粒嵌入运动表面,使运动表面产生压痕、划伤、沟槽,使材料产生错位和滑移,与颗粒接触的运动表面附近产生高应力区,因而加快了缺陷的生成和扩展,并导致加速疲劳。如果运动表面上被牢固地嵌入坚硬颗粒,则在运动过程中就会发生类同切削过程一样的连续破坏作用,剥离金属表面。这种磨损对工作表面的损伤更加严重。油液中溶解的各种气体、油料中易挥发成分、溶剂及水,在流动过程中产生压降,达到气体分离或液体饱和蒸气压时,发生汽化,分离的气泡在高压区破灭,产生气蚀过程。气蚀过程发生在零件表面,对表面产生应力循环,造成疲劳破坏,如分油盘气蚀。

2.化学腐蚀

由于零件表面和油液中的各种化学元素化学反应产生的磨损称为化学腐蚀,包括电化腐蚀、液流电势反应及对表面的直接化学侵蚀。对零件表面极易引起化学反应的物质有空气、氯化碳氢化合物溶液及耐压添加剂等。化学腐蚀污染主要以两种方式出现:零件表面反应生成物溶于油液,被油液带走;零件表面生成硬壳,使运动副间隙变小或变大,引起流量变化和静摩擦变化;当硬壳剥落时,硬壳颗粒引起零件表面加速磨损。

3.油料变质

油液中的固体颗粒的剪切力和热负荷作用可能导致油料变质。悬浮于油液中的固体颗粒对油料变质具有一定的催化剂作用,气蚀也是引起油料变质的另一个重要因素。变质后的油料某些重要特性降低,如润滑性的降低加速零件的磨损,并产生大量碳素颗粒和胶状物质,造成运动零件表面有覆盖物、黏结、堵塞或卡滞。

4.机械阻塞与卡滞

固体颗粒、胶状物、沉积物、化学纤维和尘埃等,黏结、覆盖、堵塞或卡滞在零件表面上和间隙内,可能导致相关零件运动阻滞,油滤和节流孔堵塞,活门运动摩擦力增加,甚至卡死或折断。而这种机械故障具有突发性质,一旦产生危害较大。

【知识拓展】

燃油系统的污染控制

为了确保燃油系统的正常工作和可靠性,保持燃油附件规定的大修寿命,须严格保证燃油的污染容限。

1.地面燃油污染控制

须对燃油的运输、储存和使用环节实施污染控制程序。使用燃油时,须过滤,按加油规定操作,定期排放加油设备中的沉积物,事先对准备加注的燃油进行定时沉降。储存燃油的容器内壁应当防腐措施可靠,并及时检查清洗,及时报废污染严重的燃油储存容器。定期检查油水分离器和油滤滤芯。

2.发动机燃油污染控制

发动机的燃油过滤主要由主油滤、专用油滤和回油滤完成。主燃油和加力燃油系统入口的低压油滤,对燃油箱和流经燃油管路、燃油泵、燃滑油散热器等零部件的污染物进行过滤,燃油调节器的抗污染能力相对弱,泵后加装高压油滤,过滤度可达5~10 μm。燃油回油路的油滤对控制燃油附件工作时自身产生的污染物有重要作用。因此,控制发动机加注燃油的品质、燃油流经燃油系统的自身污染和燃油的环境污染程度具有非常重要的意义。

燃油附件自身的污染物的来源主要有零件运动摩擦的磨损颗粒;零件表面材料剥落;气蚀破坏产生的金属颗粒;高温工作状态生产的胶状物和沉积物;装配过程留存于部件内的毛刺、橡胶残余等杂质;封严装置的封严问题导致侵入空气和水分。

【任务实施】

技能训练任务2-10-1 AИ-24BT型发动机高压燃油泵拆装。

技能训练任务2-10-2油门拉杆的拆装与调整。

【课堂练习】

一、简答题

1.航空发动机修理的精密测量和普通测量有什么不同?

2.燃油附件修理有哪些基本技术要求?

3.活门组件的主要故障和修理方法有哪些?

4.航空发动机修理时,需要检查弹簧的哪些项目,什么情况下弹簧不能再使用?

5.燃油滤的主要故障和修理方法有哪些?

6.柱塞泵的主要故障和修理方法有哪些?

7.燃滑油散热器的主要故障和修理方法有哪些?

8.什么是油料污染?污染有哪些类型?

二、拓展训练题

1.修理如图2-10-10所示的油针活门,有两种方法。第一种方法:零件1和零件2单独研磨修理。第二种方法,将零件1和零件2对研修理。试问:两种方法有什么不同,应该优先使用哪种方法?

图2-10-10 油针组件

1,2—零件

2.某直升机的阿赫耶发动机进行地面开车,双发启动正常,发动机各项性能参数正常。运转5 min后,正常收油门到地面慢车位置(油门杆在28°),30 s后收油门到底关车。当双发Ng正常下降到小于20%后关闭燃油增压泵,旋翼转速下降到小于100 r/min,收旋翼刹车。此时左发Ng一直保持在14°左右不下降,T4温度保持在500℃左右。右发Ng下降到0,T4温度正常。当旋翼转速为0时,左发动机继续运转,切断应急燃油开关,涡轮转子惯性30 s后停止运转。对此故障的可能产生原因与机理进行分析,并提出解决办法与预防措施。

3.2005年7月5日,某型发动机第一次地面开车正常,悬停试飞正常,直升机落地后发动机关车。待发动机余温降到140℃后第二次启动,发现T4温度上升较快,迅速将油门杆后拉,T4温度上升至400℃时略收油门,T4温度继续上升,再收油门,感觉控制困难。当T4温度接近785℃时迅速回拉油门杆,此时T4温度继续上升至900℃直至温度指示最大处,并在此停留约3.4 s。最后将油门杆于后位使劲摇动,T4下降,发动机停车,排气段内没有冒火和冒烟现象。对此故障的可能产生原因与机理进行分析,并提出解决办法与预防措施。

【素养提升】

讲规矩是每个机务人员必须恪守的底线,任何人都不例外,只有从严从实抓起,从紧从快做起,才能毫不动摇地守住规矩,赢得航空安全这场保卫战的最终胜利。阅读下面的内容,结合实训内容,写出体会和感想。

知敬畏、明底线、守规矩

没有规矩不成方圆。讲规矩不仅是机务人员的一种政治觉悟,更是一种品德素养。每个机务人员都要明白,只有不断增强规矩意识,才能自觉树立高线、守住底线,成为合格的机务人员。

讲规矩的前提是懂规矩。作为机务人员,按工卡作业是必须遵守的基本行为准则,无论管理人员在不在场,都要讲纪律守规矩,认真做好飞机的维护和检查工作。在机务的所有纪律和规矩中,首先,是保证安全,减少人为因素导致的维修差错,按工卡作业是山东航空工程技术公司每一个机务人员必须遵守的刚性约束,也是最重要、最根本、最关键的纪律和规矩。遵守机务维修的纪律和规矩,首要的是严守一个机务工作者的人格操守,切实做到明底线、知敬畏。其次要牢记并认真践行“四个意识”即风险意识、红线意识、举手意识、规章意识,“五个到位”即准备到位、施工到位、测试到位、收尾到位、交接到位。必须保证机务工作的维修质量,在任何时候、任何情况下都要保持精力高度集中;必须维护机务队伍的团结,坚持互相帮助、团结进步的机务优良传统;必须遵循工作程序,遇到问题及时上报,自己拿不定的主意赶快寻人帮忙,在保证安全的前提下为航班的整点做出最大的贡献。同时要在职业道德、家庭美德、个人品德方面加强自我约束,自觉做到端正做人、严谨做人、忠诚做人,在心中牢记按卡作业的各项要求。不折不扣地做到这一切,才能慎思慎微,慎独慎初,进而立根固本。

规矩意识,是做好机务工作的基础。少数人靠觉悟,多数人靠制度。将制度转化为内在的遵从,就会铭记于心而不去逾越,更不会变通和突破,只会模范地严守,成为自觉自愿的行动。在铁面无私的规矩面前,绝大多数机务人员认真执行,但也有一些机务人员感到不习惯,把各种规章看成难以忍受的“清规戒律”,总想走捷径,处处不讲规矩,管理就会失序。事事不守规矩,按卡作业就是一纸空谈,航空安全就难以保障。如果规矩没有了分量,制度失去了刚性,品行放弃了坚持,不仅严重降低了机务维修的标准,而且极易滑向差错的泥潭,最终铸成大错。因此,强调讲规矩是对每个机务人员的保护。对机务人员来说,规矩既是“紧箍咒”,更是“护身符”,只有对照规矩认真执行,坚持“时时勤拂拭”,把工作程序、规章制度挺在前面,才能在机务工作中真正有所提升、有所成就。

规矩既成,重在践行。讲规矩要从每一个细节开始,每个机务人员都要树立更高的追求,筑牢底线意识。谨慎工作是机务人员的基本品质,要时刻把“严谨”二字悬于心中,从细微处、小事上加强自我管理,工作作风上求真务实、一丝不苟。