PW1100G 发动机滑动轴承梭形活门卡阻故障分析及处置建议

武汉英/北京飞机维修工程有限公司

1 PW1100G 发动机辅助滑油系统简介

PW1100G 发动机在低压压气机和风扇之间引入了风扇驱动齿轮系统，该系统所使用的滑动轴承（Journal bearing）在发动机任何状态下都需要获得持续润滑，因此该型发动机滑油系统除主滑油系统外，还设计了辅助滑油系统。辅助滑油系统位于风扇驱动齿轮系统内，由风扇驱动齿轮系、辅助滑油泵（由风扇驱动齿轮系进行驱动）、辅助油槽、棘轮装置、辅助滑油传感器组成。正常情况下，滑动轴承由主滑油系统润滑，在低滑油压力条件下改由辅助滑油系统润滑，滑油供给切换由滑动轴承梭形活门（JOSV）实现，如图1 所示。

2 滑动轴承梭形活门（JOSV）工作原理

JOSV 在物理结构上与滑油调节活门（VORV）为一个组件，位于发动机压气机中介机匣九点钟位置，由滑阀、弹簧组成，辅助滑油压力传感器位于JOSV 辅助滑油供油端。JOSV 为被动式双位置活门（结构示意图见图2），活门作动受主滑油压力弹簧力共同作用。正常工作情况下，主滑油压力大于辅助滑油压力和弹簧力，活门运动并保持在“主滑油位”，滑动轴承由主滑油系统供油润滑，辅助滑油与回油系统相连回到主油箱；当出现风车转速、零重力或负重力等低滑油压力状况时，弹簧力使活门运动并保持在“辅助滑油位”，滑动轴承由辅助滑油系统供油润滑。

3 JOSV 航线常见故障分析

发动机起动时活门卡在备用位（JOSV STUCK IN AUX POS）、发动机关车时活门卡在主用位（JOSV STUCK IN MAIN POS’）是JOSV 两种常见的航线故障信息，原因是发动机EEC 在起动和关车时对活门状态进行自检，发现活门未自动转换所导致。这是由于JOSV 没有可以向EEC 反馈位置信号的传感器，发动机起动和关车时EEC 无法直接获得活门位置状态，只能通过活门转换时主滑油压力（MOP）和辅助滑油压力（AOP）变化规律来判断活门位置。下面结合发动机起动和关车阶段MOP 和AOP 变化以及活门作动过程，简要分析EEC 故障判断逻辑。

图1 PW1100G辅助滑油系统原理示意图

图2 滑动轴承梭形活门（JOSV）结构示意图

图3 JOSV起动阶段自检逻辑图

3.1 发动机起动阶段EEC 判断JSOV 转换逻辑

发动机起动前JOSV 位于“辅助滑油位”，起动时N2 转动，主滑油泵开始工作，主滑油压力迅速上升，回油管路随之建立压力，而N1 和风扇由于惯性作用初期未运转，辅助滑油泵未开始工作，当主滑油压力上升至大约50psi时，主滑油压力开始克服弹簧力使活门由辅助滑油位运动至主滑油位（此时N1 仍未转动），JOSV 辅助供油管路与发动机滑油系统回油管路相通，位于JOSV 辅助供油端的辅助滑油压力传感器感受到回油压力，辅助滑油压力迅速上升并保持在30psi 左右，如图3 所示。如果在发动机起动阶段，JOSV 未随主滑油压力上升而由辅助滑油位运动至主滑油位，而起动初期辅助滑油泵并未工作，则AOP 压力仍将保持在停车压力。

因此，在发动机起动阶段，EEC 通过检查MOP 在37.5 ～62.5psi 滑油压力窗口期的AOP 压力变化来判断活门位置，当AOP 压力值出现台阶式变化规律（大于或等于8psi 的压升），则认为JOSV 活门转换成功，否则判断活门卡阻在辅助滑油位，报告“JOSV STUCK IN AUX POS”信息。

3.2 发动机关车阶段EEC 判断JOSV 转换逻辑

发动机关车前JOSV 位于“主滑油位”，发动机关车后N2、N1 和风扇转速减少，主滑油压力持续减少，辅助滑油压力初期随辅助滑油泵的转速降低而持续降低，当辅助滑油泵输出压力小于回油压力时，辅助滑油压力传感器输出压力为回油压力（辅助滑油压力下降缓慢）。当主滑油压力降至大约60psi 左右时，弹簧力克服主滑油压力使活门由主滑油位运动至辅助滑油位，同时JOSV 封闭回油回路、打开向滑动轴承的辅助供油回路，由于此时辅助滑油泵已停止供油能力，因此导致辅助滑油压力迅速降低，具体变化趋势如图4 所示。当关车后JSOV 未随主滑油压力降低而由主滑油位运动至辅助滑油位，则辅助滑油压力感受到回油压力，压力值将线性缓慢下降。

图4 JOSV关车阶段自检逻辑图

因此，在发动机关车后，EEC 通过检查MOP 在一个滑油压力窗口期的AOP 压力变化来判断活门位置，当AOP 压力值出现台阶式下降变化规律（大于或等于8psi 的压降），则认为JOSV 活门转换成功，否则判断活门卡阻在主滑油位，报告“JOSV STUCK IN MAIN POS”信息。

4 JOSV 航线故障处置建议

按照技术手册，“JOSV STUCK IN AUX POS”和“JOSV STUCK IN MAIN POS”为不可放行故障，与故障相关的部件有JOSV/VORV 组件、主滑油压力传感器、辅助滑油压力传感器，以及负责处理电信号的发动机健康监控组件PHMU。应按照排故手册逐步更换上述部件，还可结合相关MOP 和AOP 的QAR 数据值以及结合EEC 判断逻辑进行排故。

另外，在北方冬天起动发动机时容易出现“JOSV STUCK IN AUX POS”假故障信息，原因是天气寒冷使得滑油温度低、滑油粘性大、JOSV 内部梭形活门运动慢，在EEC 自检阶段梭形活门没有及时运动而报故障信息。此种情况下活门本身并没有卡阻，需要按照排故手册，慢车运转发动机一段时间，当滑油温度上升后重新起动发动机，故障就会消失。为解决此假故障信息问题，发动机厂家修改了EEC 软件，在起动阶段分两次进行自检，如果第一次自检未通过还会进行第二次自检，只有在两次自检均未通过的情况下才会报故障信息。目前该解决方案已经在PW1100G机队实施，是否能解决假故障信息问题仍在观察中。

5 结束语

由于JOSV 两个故障信息均为不可放行故障，当出现这两个故障信息时，容易引起由排故造成的航班延误。因此，从故障信息出发，充分理解其物理结构、工作原理及故障逻辑，对于排故人员准确快速处理故障具有指导意义。