航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計(jì)探討

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)的相關(guān)研究也成為專(zhuān)家學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱為例，首先介紹了防虹吸設(shè)計(jì)的原理，并分析了航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計(jì)的要點(diǎn)以及維護(hù)的注意事項(xiàng)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作提供一定的參考。 關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；滑油箱；虹吸近年來(lái)，虹吸現(xiàn)象 對(duì)航空發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)內(nèi)部，會(huì)造成一定的污染，而且還增加了飛機(jī)啟動(dòng)的阻力和滑油的消耗，所以如何有效防止虹吸現(xiàn)象，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。 1防虹吸設(shè)計(jì)的原理 航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計(jì)需要達(dá)到的效果是，

2、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)后，滑油箱中的滑油不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，尤其是不能流入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，從而保證了測(cè)量的滑油消耗量真實(shí)有效。在進(jìn)行設(shè)計(jì)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(gè)倒U型導(dǎo)管，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)裝滿(mǎn)液體后，這時(shí)將導(dǎo)管的一端置于位于較高位置并且裝滿(mǎn)溶液的容器內(nèi)，那么液體會(huì)通過(guò)導(dǎo)管流向位于較低位置的容器。其實(shí)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(jì)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(shí)B點(diǎn)、C點(diǎn)受到大氣壓的作用，但是具體差值可以忽略不計(jì)，所以由公式P1-gh1P2-gh2，可以得到A

3、點(diǎn)左端的壓強(qiáng)大于A(yíng)點(diǎn)右端的壓強(qiáng)，所以液體會(huì)朝下流動(dòng)。分析了虹吸現(xiàn)象的成因后，在進(jìn)行防虹吸設(shè)計(jì)時(shí)，可以在倒U型管上開(kāi)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(mén)，形成隔離效應(yīng)，讓液體無(wú)法有效流動(dòng)1。 2航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱防虹吸設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 2.1油箱內(nèi)部。正常情況下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)在停車(chē)后，供油路上的滑油會(huì)很多，這些滑油從滑油箱流出后，充滿(mǎn)了增壓泵的縫隙，并且滲入到散熱器、轉(zhuǎn)換活門(mén)以及軸承中，如果不進(jìn)行處理，會(huì)引起不良后果。具體的設(shè)計(jì)方法是，在滑油箱內(nèi)部的油濾進(jìn)口管上部開(kāi)一個(gè)小孔，因?yàn)橛蜑V在滑油剛離開(kāi)增壓泵后過(guò)濾滑油，所以當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，滑油可以向發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)供油，與此同時(shí)

4、，滑油還可以由該小孔回到滑油箱內(nèi)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作后，空氣會(huì)通過(guò)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?yàn)檫@種方法比較簡(jiǎn)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(jì)過(guò)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(kāi)孔位置一定要高于油箱的油面2。2.2出口管路。對(duì)于一些特殊的發(fā)動(dòng)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(jì)時(shí)，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(dòng)機(jī)利用增壓泵進(jìn)行供油時(shí)，這些滑油的流向不再單一，而是同時(shí)能夠流向發(fā)動(dòng)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(duì)供油泵能力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，仍然不能忽視節(jié)流孔油量的問(wèn)題，并且通過(guò)計(jì)算確定油泵效率的損失情況。2.3單向活門(mén)。為了保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最佳的防虹吸效果，還要使用單向活門(mén)，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(jì)方法最為直觀(guān)，只需要根據(jù)具體的情況，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)，從而設(shè)置活門(mén)的打開(kāi)壓力，一般在0.012MPa左右。這里需要注意供油泵氣塞的問(wèn)題，如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，供油泵中進(jìn)入了空氣，而單向活門(mén)的阻力較大，這時(shí)供油泵的壓力小于單向活門(mén)的阻力，所以無(wú)法打開(kāi)活門(mén)，解決這一問(wèn)題的方法是，在單向活門(mén)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(dòng)機(jī)的附件機(jī)匣位于發(fā)動(dòng)機(jī)底部時(shí)，可以使用該管路向軸承供油，而如果發(fā)動(dòng)機(jī)的附件機(jī)匣位于發(fā)動(dòng)機(jī)頂部時(shí)，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(mén)的打開(kāi)壓力，要保證適度，不宜過(guò)大或者過(guò)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(jì)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(jì)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(gè)以上的節(jié)流嘴，并且各個(gè)節(jié)流嘴之間要通過(guò)小管進(jìn)行連接，同時(shí)節(jié)流嘴也要與增壓泵的后部進(jìn)行連接。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)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(dòng)機(jī)停車(chē)后，增壓泵不再供油，這時(shí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以保證空氣通過(guò)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(jì)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(shí)節(jié)流嘴的數(shù)量要盡可能多，每個(gè)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(dòng)機(jī)滑油箱維護(hù)的注意事項(xiàng) 3.1虹吸處理。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí)，如果滑油箱出現(xiàn)虹吸情況，會(huì)導(dǎo)致滑油箱內(nèi)的滑油量明顯減少，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)查，直接添加和補(bǔ)充，會(huì)導(dǎo)致滑油損耗嚴(yán)重，造成資源的浪費(fèi)，而且會(huì)導(dǎo)致滑油在軸承以及增壓泵中大量聚集，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，尤

8、其是北方地區(qū)的冬季，如果出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)比較困難，耗時(shí)較長(zhǎng)，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(dòng)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(wèn)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(huì)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(guò)顯示器實(shí)時(shí)觀(guān)察油量的剩余情況。當(dāng)滑油箱的油量低于5L時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警示信號(hào)，同時(shí)紅色光標(biāo)會(huì)開(kāi)始不停地閃動(dòng)。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(guò)低，需要對(duì)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(guān)察色度，測(cè)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(shí)進(jìn)行更換。另外，滑油箱的實(shí)際容量也要進(jìn)行必要的測(cè)試，如果出現(xiàn)偏差，也要重新采購(gòu)和安裝滑油箱。3.2定期核實(shí)。在日常的維護(hù)管理過(guò)程中，要注意保證滑油的品種和類(lèi)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(bǔ)充滑油時(shí)，需要在關(guān)車(chē)后半小時(shí)內(nèi)完成，在添加時(shí)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(dòng)機(jī)的溫度會(huì)對(duì)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(duì)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(chē)工作，確保防虹吸效果符合設(shè)計(jì)要求。另外，也要注意發(fā)動(dòng)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(dòng)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(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行防虹吸設(shè)計(jì)時(shí)，還需要考慮很多問(wèn)題。發(fā)動(dòng)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(jì)過(guò)程中，要結(jié)合具體情況，通過(guò)開(kāi)孔或者是增設(shè)管路的方式，保證滑油箱中的滑油不會(huì)流入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。 參考文獻(xiàn)： 1莫凡臣.航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱油量實(shí)時(shí)測(cè)量的方法研究D.沈陽(yáng)航空航天大學(xué)，2015. 2劉宏臣.飛機(jī)維修時(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)污染防控探討J.經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，20