某型教练机燃滑油散热器产生疲劳裂纹故障分析

叶 彪，陈根生，武 强

（洪都航空工业集团,江西南昌330024）

某型教练机燃滑油散热器产生疲劳裂纹故障分析

叶 彪，陈根生，武 强

（洪都航空工业集团,江西南昌330024）

针对某型教练机燃滑油散热器产生裂纹导致燃油泄漏的故障现象，进行了地面开车试验，同时，对燃油系统和燃滑油散热器的压力、温度、流量等进行了测量，根据测量数据分析，找出了燃滑油散热器产生疲劳裂纹的原因。

燃滑油散热器；疲劳裂纹；地面试验

0 引言

2008年以来，某型教练机安装的进口燃滑油散热器在经过不同飞行小时的飞行后产生裂纹，并导致燃油泄漏。而燃滑油散热器是飞机发动机的关键部件，燃油泄漏将对飞机飞行安全造成严重的后果。

通过对两台有裂纹的燃滑油散热器分解后发现，两台燃滑油散热器为焊缝开裂(图1)。且焊缝裂纹位置完全相同，裂纹均起源于内表面，然后向外表面扩展，断口上可见典型的疲劳条带特征，其焊缝裂纹性质相同，均为疲劳开裂。

针对燃滑油散热器产生的焊缝疲劳裂纹故障现象，采用试验和测量方法，通过对试验所测量的数据进行分析，找出了故障原因。

图1 裂纹外观及位置

1 试验和测量方法

1.1 试验方法

试验采用发动机地面开车模拟飞机飞行状态，发动机地面开车参数见表1。并将出现裂纹故障和未出现裂纹的燃滑油散热器分别安装在不同的飞机上，按4种组合情况进行对比试验(表2)。

1)出现过裂纹的燃滑油散热器 （燃滑油散热器已修复）和飞机进行发动机地面开车试验；

2)未出现过裂纹的燃滑油散热器和飞机进行发动机地面开车试验；

3)将出现过裂纹的燃滑油散热器安装在未出现过裂纹的燃滑油散热器飞机上进行发动机地面开车试验；

4)将未出现过裂纹的燃滑油散热器安装在出现过裂纹的燃滑油散热器飞机上进行发动机地面开车试验。

表1 发动机开车参数

表2 4种组合试验情况

1.2 测量方法

1)在飞机燃油系统供油管路的油滤和发动机燃油入口之间安装一个压力传感器和一个温度传感器，以监控飞机燃油泵和发动机燃油入口处燃油压力和温度的变化；

2）在发动机燃油入口安装一个流量传感器，以监控燃油流量的变化；

3）在燃滑油散热器燃油入口安装一个压力传感器，以监控燃滑油散热器燃油入口压力的变化；

4）在发动机油门角位移传感器处引出一个信号，以监控燃油压力发生变化时出现在发动机上的工作状态，测试框如图2所示；

5)在地面开车过程中，对飞机发动机燃油入口处的温度、压力和流量、燃滑油散热器燃油入口的压力及发动机油门角度进行时间间隔为1秒的连续数据采集，并同时实时显示温度、压力、流量和发动机油门角度值，当发动机停车后停止数据采集并保存采集数据。

图2 测量框

2 试验测量结果及分析

2.1 第⑴种情况试验测量结果（图3、图4）

图3 第一次开车测量曲线（1）

图4 第二次开车测量曲线（1）

2.2 第⑵种情况试验测量结果（图5、图6）

图5 第一次开车测量曲线（2）

图6 第二次开车测量曲线（2）

2.3 第⑶种情况试验测量结果（图7、图8）

图7 第一次开车测量曲线（3）

图8 第二次开车测量曲线（3）

2.4 第⑷种情况试验测量结果（图9、图10）

图9 第一次开车测量曲线（4）

图10 第二次开车测量曲线（4）

2.5 结果分析

试验情况⑴：第一次发动机地面开车，当燃油初始温度为51℃时，发动机和燃滑油散热器未出现脉冲压力，最大压力为44.3 Psi，如图3所示。第二次发动机地面开车，当燃油初始温度为60℃时，发动机和燃滑油散热器出现大量脉冲压力，最大压力为67.2 Psi，如图4所示。

试验情况⑵：第一次发动机地面开车，当燃油初始温度为53.7℃时，发动机和燃滑油散热器未出现脉冲压力，最大压力为47.2 Psi，如图5所示。第二次发动机地面开车，当燃油初始温度为57.4℃时，发动机和燃滑油散热器未出现脉冲压力，最大压力为46.5 Psi，如图6所示。

试验情况⑶：第一次发动机地面开车，当燃油初始温度为41.9℃时，发动机和燃滑油散热器未出现脉冲压力，最大压力为48 Psi，如图7所示。第二次发动机地面开车，当燃油初始温度为63.7℃时，发动机和燃滑油散热器出现少量脉冲压力，最大压力为62.2 Psi，如图8所示。

试验情况⑷：第一次发动机地面开车，当燃油初始温度为49.4℃时，发动机和燃滑油散热器未出现脉冲压力，最大压力为43.6 Psi，如图9所示。第二次发动机地面开车，当燃油初始温度为55.3℃时，发动机和燃滑油散热器未出现脉冲压力，最大压力为45.4 Psi，如图10所示。

从上述试验情况结果来看，当初始燃油温度为60℃以下时，无论是否曾出现过裂纹，燃滑油散热器都未产生脉冲压力，并且压力最大值不超过50 Psi。而当燃油初始温度为60℃以上时，则有过裂纹的燃滑油散热器会出现脉冲压力，其压力峰值为67.2 Psi，时间不到1 s。这说明燃滑油散热器出现脉冲压力与发动机开车前的燃油初始温度有极大的关系，开车前燃油温度越高则越易产生脉冲压力，脉冲压力为随机现象。

3 结语

试验结果分析表明，未出现裂纹的燃滑油散热器在试验时没有产生脉冲压力，而只有出现过裂纹的燃滑油散热器才会产生脉冲压力。因此脉冲压力是燃滑油散热器焊缝产生疲劳开裂的主要工作应力，而且脉冲压力的峰值大小、脉冲数量不同，则燃滑油散热器出现裂纹的时间和裂纹扩展的速度也不同。从而进一步表明：燃滑油散热器出现裂纹主要是由于焊缝结构和性能存在问题。

[1]周谟仁.流体力学泵与风机.中国建筑工业出版社,1993年6月.

[2]董春光.飞机设计手册-动力装置系统设计.航空工业出版社,2006年.

>>>作者简介

叶彪：男，1959年5月出生，1984年毕业于洪都工学院，高级工程师，一直从事电子测控工作。

陈根生，男，1955年11月出生，1982年毕业于南京航空航天大学，高级工程师，一直从事发动机安装设计工作。

武强，男，1973年9月出生，1996年毕业于南昌航空大学，高级工程师，一直从事发动机安装设计工作。

Failure Analysis for Fatigue Crack of Fuel-oil Cooler of a Certain Type of A/C

Ye Biao,Chen Gensheng,Wu Qiang
(Hongdu Aviation Industry Group,Jiangxi Nanchang 330024)

Aiming to the failure phenomenon of the crack resulting in the fuel leakage from the fuel-oil cooler of a certain type of A/C,the ground engine test run was conducted,meanwhile,the pressure,temperature,flow rate of fuel system and fuel-oil cooler were measured.By analysis of the measured data,the cause of the fatigue crack from the fuel-oil cooler was found out.

:fuel-oil cooler；fatigue crack；ground test

2011-12-28)