航空附件油封试验器的设计

李树举 黄 猛金 重王宏娟

1 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司 沈阳市

2 中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司 沈阳市

一、引言

飞机发动机是飞机的心脏，也称为航空发动机。依据航空发动机的维护规程，对于长时间不使用的发动机，在封存之前要进行发动机油封，到使用的时候，对发动机进行启封，主要目的是为了保证发动机在封存期间的完好性，确保发动机在启封后能够正常使用。油封的质量决定发动机可存放期限和存放质量，随着装备飞机的大量增加，对维修设备的需求增大，而油封设备进口较难，并且价格昂贵，使用维修不方便，因此对原设备进行国产化势在必行。针对某型航空发动机试车台，设计了一台能完成发动机附件内部油封技术条件的试验器。

二、特点及主要性能指标

1.特点

附件油封试验器是某型发动机重要的试验设备之一，是集液压、气动和机械传动于一体的综合试验器。该型发动机附件种类繁多，每个附件的技术参数都不一样，精度要求高，这样一来，就提高了油封设备的复杂性和先进性。因此，在进行试验器设计时，必须严格要求，分别满足附件技术要求，使每个附件的油封部位（内腔）都能进行充分的油封，以防附件锈蚀、报废，造成发动机故障，给国家直接造成经济损失。

2.主要性能指标

（1）技术参数。液压系统技术参数：工作介质是航空液压油HP-8A，黏度≥10mm2/s。工作压力 0～3MPa，工作温度 60～80℃，过滤精度5μm。

（2）气动系统技术参数。工作介质氮气，工作压力-5～+5kPa，工作温度为常温状态，过滤精度5μm。

（3）工艺要求。符合S99·XW·116技术文件要求；设备外形美观、大方，符合定置管理要求；便于维护和修理，所有管接头处不许漏油、漏气；设备外表面涂豆绿色漆；便于操作使用。

三、方案设计

1.试验器构成

试验器由操作台、附件传动装置、液压系统、气动系统以及电气系统构成。由于液压系统和气动系统是试验器的核心，因此，主要以液压系统为例说明试验器的设计思路。

2.方案制定

（1）附件技术条件简介。主泵调节器HP-31B，封油时向P32管接头通0.49～0.78MPa压力的空气。调定附件进口P20滑油压力为 0.25～0.34MPa，调定主泵转速 1 300～1 800r/min，喷口加力调节器PC-31B，

将供气管接到附件的供P4空气管接头C6上，P4气压-5～+5kPa，在附件进油口建立0.59MPa压力。

加力泵ФH-31A，附件转速1 000～1 500r/min，供油压力0.294±0.05MPa。

主燃油分配器 PT-31B，Д4接头保持供油压力 0.10±0.02MPa，Д1 接头保持供油压力 0.10±0.02MPa，Д6 接头保持供油压力0.590-0.1MPa。

离心式增压泵ДЦН-82，滑油无压力。加力燃油分配器PTФ-31A，在附件进油口建立2±0.1MPa压力，应急放油附件99.10.34.000。调整滑油供油压力2.5+0.5MPa。

膜盒式温度传感器ТДК，节流层板流量100～1 000m3/min，调整滑油供油压力1.2+0.2MPa。

燃油计量器4033，调整滑油供油压力1.45～1.96MPa，高压柱塞泵НП96M，附件转速500～600r/min，供油入口压力0.3～0.5MPa。

柱塞泵控制附件АУНП，滑油无压力。燃滑油散热器6139T，滑油无压力。

（2）方案制定。每个附件进行内部油封试验的具体方法和要求都不一样，压力变化范围很大。如果对于每个附件都单独进行液压系统控制，则不但增加液压系统的复杂性，同时也给工人的操作带来很大困难。另外，随着试验器油路控制系统的增加，则相应增加了测量仪器、仪表的数量及测量仪表的检定工作，这一切不但不便于工人工作，更不利于工人的维护和检修。为此，对油封试验器进行了综合设计，采取简化油路、统一控制，以便于操作为设计宗旨。

（3）液压源选择。液压源是能提供符合要求的压力值、流量值的清洁液压油的装置。对于液压试验而言，它是主要的设备之一，其性能和适应性直接关系到液压试验的质量和范围。

根据液压源输出的特征量不同，液压源可分为恒压源和恒流源两种。一般液压源由动力装置、液压泵、参数调节装置（包括压力阀、恒流阀以及恒压调节机构等）和过滤器、热交换器等辅助装置所组成。两种液压源的主要不同点在于调节装置的作用。本试验器采用最简单的恒压源油路，主要由定量泵和溢流阀组成。根据溢流阀的启闭特性（或称压力流量特性），对应流量有较大的范围变化而压力值只允许在调定压力周围作较小的变化，因此只要保证有一定的流量通过溢流阀，就能保证输出压力基本不变。由于压力是依靠改变溢流阀内部节流口大小来调节的，故通过它的流量与调定压力的积就是旁通的无功功率。设计时为了保证液压源正常工作的旁通流量至少应为额定输出流量的5%～10%。

（4）液压泵的选择。根据各种型式泵的性能数据，选择压力和流量符合要求的泵，并使泵将来长期工作在高效区。为了提高使用寿命和降低噪音，可使压力和转速降低一挡使用。实践证明，低压使用可选用叶片泵；中压可选用一般齿轮泵、叶片泵和内啮合齿轮泵；高压大都使用轴向柱塞泵。

液压泵与试验用油的相容性和泵本身的耐污染性。要求所选用的泵能在实际使用的试验用油和规定的油温下能复现其额定的性能指标。其耐污染性表征它的有效使用寿命，作为油源用的泵要求经久耐用。

选用的泵必须噪声小、价格低。一般来说泵的噪声和成本是与泵的使用压力、转速和制造厂的工艺水平等有直接关系的。根据液压泵的选择原则及附件技术条件要求，该油封试验器选用一般齿轮泵。

（5）试验台的选择。油封试验台主要组成部分包括操作台面、仪表板、电控台、试验台本身的油路系统。对试验台基本的要求有：试验台架必须具有一定的刚度。否则由于试验过程中的振动和冲击等将引起整个试验台振动，这就可能影响仪器、仪表的测试精度，情况严重时将使油封试验无法进行。

被试附件在试验台面上装卸要方便，如采用标准接头、金属软管连接等；传动装置用花键套定位传扭、卡环快速固定联接。参数调节方便、控制灵活、服务范围广阔；自动化适应性强。结构简单、布局合理。自带照明设备，保证工作环境明亮，读数清晰。经济、实惠、造型美观。

在设计和装配试验台时，应尽量使电器元件和液压元件分开安装，把电控柜和试验台分开配置。对于小功率液压元件的试验，配置试验台、液压源、电控台时，可以把液压源放在试验台后或台下，因为小功率液压泵运转时噪声和振动都较小。但为了不使液压源的振动传到试验台上，还是要求液压源与试验台架不要刚性连接为好，可采用增设防振垫或软管连接等措施。图1给出了部分油封试验器的原理图。

图1 部分油封试验器的原理图

3.油封试验器工作原理

试验器液压系统主要由油箱、泵组、进吸口油滤、压力油路油滤、回油路油滤和针形阀等件组成。打开油箱注油口球阀开关，通过过滤器往油箱里灌航空液压油。通过液位计显示，达到一定液面高度后，停止供油。

打开总电源开关，按下加热器开关按钮，加热器开始工作。当电接点温度表指针达到60℃时，加热器自动断电。打开泵吸油口、回油口以及工作台面下的球阀开关，准备开始作附件的油封试验。

所有附件油封试验结束后，切断电源；拧紧面板上各金属软管的密封盖；关闭所有调压开关；最后，将泵吸油口、回油口以及工作台面下的球阀关闭。

四、结论

油封试验器在设计上进行了一系列优化，故制造成本有所提高。设计的油封试验器虽然具有一系列优点，但在自动控制方面还有待更进一步的完善，以利于今后更好地完善设计，满足用户要求。