航空發(fā)動機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計探討

1、航空發(fā)動機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計探討 摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，乘坐飛機(jī)出行已經(jīng)成為一種極為普遍的現(xiàn)象，而航空發(fā)動機(jī)的相關(guān)研究也成為專家學(xué)者關(guān)注的重點。本文以航空發(fā)動機(jī)滑油箱為例，首先介紹了防虹吸設(shè)計的原理，并分析了航空發(fā)動機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計的要點以及維護(hù)的注意事項，希望能夠為相關(guān)的工作提供一定的參考。 關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；滑油箱；虹吸近年來，虹吸現(xiàn)象 對航空發(fā)動機(jī)的影響日益嚴(yán)重，不僅導(dǎo)致滑油箱中的滑油進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)部，會造成一定的污染，而且還增加了飛機(jī)啟動的阻力和滑油的消耗，所以如何有效防止虹吸現(xiàn)象，對于航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。 1防虹吸設(shè)計的原理 航空發(fā)動機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計需要達(dá)到的效果是，

2、當(dāng)發(fā)動機(jī)停車后，滑油箱中的滑油不會發(fā)生滑動，尤其是不能流入到發(fā)動機(jī)內(nèi)部，從而保證了測量的滑油消耗量真實有效。在進(jìn)行設(shè)計之前，我們需要了解一下虹吸原理相關(guān)的內(nèi)容，如圖1所示。虹吸主要是利用液面高度差產(chǎn)生的作用力，假設(shè)有一個倒U型導(dǎo)管，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)裝滿液體后，這時將導(dǎo)管的一端置于位于較高位置并且裝滿溶液的容器內(nèi)，那么液體會通過導(dǎo)管流向位于較低位置的容器。其實發(fā)生虹吸現(xiàn)象的主要原因與壓強(qiáng)有關(guān)，根據(jù)帕斯卡定律，壓強(qiáng)的計算公式為P=gh，而現(xiàn)在h1h2，所以倒U形導(dǎo)管左邊位置的壓強(qiáng)要小于右邊位置的壓強(qiáng)，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-gh1P2-gh2，可以得到A

3、點左端的壓強(qiáng)大于A點右端的壓強(qiáng)，所以液體會朝下流動。分析了虹吸現(xiàn)象的成因后，在進(jìn)行防虹吸設(shè)計時，可以在倒U型管上開孔，讓空氣進(jìn)入管內(nèi)，這樣就能夠保證壓強(qiáng)大小相等，或者是設(shè)置單向活門，形成隔離效應(yīng)，讓液體無法有效流動1。 2航空發(fā)動機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計的要點 2.1油箱內(nèi)部。正常情況下，航空發(fā)動機(jī)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(zhuǎn)換活門以及軸承中，如果不進(jìn)行處理，會引起不良后果。具體的設(shè)計方法是，在滑油箱內(nèi)部的油濾進(jìn)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(dāng)發(fā)動機(jī)正常工作時，滑油可以向發(fā)動機(jī)各個潤滑點供油，與此同時

4、，滑油還可以由該小孔回到滑油箱內(nèi)。當(dāng)發(fā)動機(jī)停止工作后，空氣會通過該小孔進(jìn)行到進(jìn)油管中，保證壓強(qiáng)的穩(wěn)定和一致，從而有效防止了虹吸現(xiàn)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(yīng)用，但是在設(shè)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(jié)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(fā)動機(jī)，比如油泵的出油管路不在滑油箱的上方，那么在進(jìn)行滑油防虹吸設(shè)計時，需要在供油管路上額外增設(shè)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(jié)流嘴，當(dāng)發(fā)動機(jī)利用增壓泵進(jìn)行供油時，這些滑油的流向不再單一，而是同時能夠流向發(fā)動機(jī)和滑油箱，而供油結(jié)束后，這條管路

5、也能夠起到平衡氣壓的作用，防止虹吸。在對供油泵能力進(jìn)行計算時，仍然不能忽視節(jié)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(fā)動機(jī)達(dá)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(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，從而保證防虹吸的質(zhì)量。這種設(shè)計方法最為直觀，只需要根據(jù)具體的情況，比如發(fā)動機(jī)的型號，從而設(shè)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(fā)動機(jī)啟動時，供油泵中進(jìn)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(dāng)

6、發(fā)動機(jī)的附件機(jī)匣位于發(fā)動機(jī)底部時，可以使用該管路向軸承供油，而如果發(fā)動機(jī)的附件機(jī)匣位于發(fā)動機(jī)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(nèi)設(shè)置節(jié)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(fā)生虹吸現(xiàn)象的壓力相匹配和抵消即可。但是一定要設(shè)計放氣管路，防止增壓泵氣塞的情況，而節(jié)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(shè)計防虹吸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的增壓泵入口管路由滑油箱引出，在液面上部設(shè)置2個以上的節(jié)流嘴，并且各個節(jié)流嘴之間要通過小管進(jìn)行連接，同時節(jié)流嘴也要與增壓泵的后部進(jìn)行連接。在發(fā)動機(jī)工作過程中，滑油能夠堵塞節(jié)流嘴，這樣降低

7、了節(jié)流嘴通氣腔產(chǎn)生的增壓效果，而且保證了增壓泵的效率穩(wěn)定。即使發(fā)動機(jī)停車后，增壓泵不再供油，這時設(shè)計系統(tǒng)可以保證空氣通過小管進(jìn)入增壓泵的入口管路內(nèi)，從而防止了虹吸現(xiàn)象的發(fā)生。這一設(shè)計系統(tǒng)比較復(fù)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(jié)流嘴的數(shù)量要盡可能多，每個節(jié)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(fā)動機(jī)滑油箱維護(hù)的注意事項 3.1虹吸處理。當(dāng)航空發(fā)動機(jī)處于非工作狀態(tài)時，如果滑油箱出現(xiàn)虹吸情況，會導(dǎo)致滑油箱內(nèi)的滑油量明顯減少，如果沒有經(jīng)過調(diào)查，直接添加和補充，會導(dǎo)致滑油損耗嚴(yán)重，造成資源的浪費，而且會導(dǎo)致滑油在軸承以及增壓泵中大量聚集，影響發(fā)動機(jī)的啟動，尤

8、其是北方地區(qū)的冬季，如果出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，啟動發(fā)動機(jī)比較困難，耗時較長，可能影響飛機(jī)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(shù)發(fā)動機(jī)滑油箱的容積在20L左右，并且頂部有5L的預(yù)留空間，便于回油和通氣，這里涉及油位傳感器的問題，當(dāng)滑油從滑油箱留出后，傳感器殼體和感應(yīng)電極之間的電容量會發(fā)生相應(yīng)的變化，駕駛?cè)藛T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(dāng)滑油箱的油量低于5L時，系統(tǒng)會發(fā)出警示信號，同時紅色光標(biāo)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(xiàn)象引起的滑油箱油量過低，需要對防虹吸管路進(jìn)行清洗，并進(jìn)行通風(fēng)處理，保持各接頭和內(nèi)壁的干凈，而

9、且還要檢查滑油的質(zhì)量，觀察色度，測試黏度，如果滑油出現(xiàn)了污染或者是變質(zhì)的情況，需要及時進(jìn)行更換。另外，滑油箱的實際容量也要進(jìn)行必要的測試，如果出現(xiàn)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(hù)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(biāo)明滑油的品牌，防止出現(xiàn)誤加的情況。當(dāng)飛機(jī)需要補充滑油時，需要在關(guān)車后半小時內(nèi)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(fā)動機(jī)的溫度會對滑油產(chǎn)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(jìn)行保養(yǎng)，并且清洗后要做好試車工作，確保防虹吸效果符合設(shè)計要求。另外，也要注意發(fā)動機(jī)內(nèi)部其他部件的磨損情況，做好保養(yǎng)工作，提高發(fā)動機(jī)的工作效率。 4結(jié)論 綜上所述，雖然我們明確了虹吸原理，但是在對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)行防虹吸設(shè)計時，還需要考慮很多問題。發(fā)動機(jī)的構(gòu)造復(fù)雜，既要保證效率，還要兼顧安全，所以在具體的設(shè)計過程中，要結(jié)合具體情況，通過開孔或者是增設(shè)管路的方式，保證滑油箱中的滑油不會流入到發(fā)動機(jī)內(nèi)部。 參考文獻(xiàn)： 1莫凡臣.航空發(fā)動機(jī)滑油箱油量實時測量的方法研究D.沈陽航空航天大學(xué)，2015. 2劉宏臣.飛機(jī)維修時航空發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)污染防控探討J.經(jīng)貿(mào)實踐，20