2019.24科学技术创新某型APU 空气滑油散热器散热性能间歇失效故障分析 仲冰冰1师梦鹤2
（1、中国航发湖南动力机械研究所，湖南株洲4120022、中国航发南方工业有限公司，
湖南株洲412002）1概述
滑油系统的主要功能是向APU 供给清洁、合适压力和温度的滑油以润滑及冷却摩擦副，为了使滑油能够在有效温度范围内工作，还需要通过设计合理的散热装置来将滑油中的热量带走，保证滑油系统的正常运行。散热器作为APU 的重要组成部分，其工作可靠性的高低对APU 的试验、试飞及使用起着举足
轻重的作用。
本文以某型APU 空气滑油散热器散热性能间歇失效问题为例，介绍了空气滑油散热器的排故分析过程，
以及采取的主要措施，可为其他发动机及APU 的散热器研制提供一定的参考。
2故障现象
某型APU 在进行地面试车时，发生滑油温度超温自动停车故障；随后APU 再次进行试验，试验前没有
更换任何附件，
试验过程中没有再出现滑油温度高的现象，地面工作30min 后，最高
滑油温度为103℃，飞行过程中最高滑油温度为114℃（远低于报警温度163℃）；之后该APU 随飞机又工作了124h/76次起
动，一直工作正常。经过分解检查、
排查分析，最终确定为空气滑油散热器散热性能间歇失效导致系统滑油间歇超温故障。
3故障排查
为分析故障发生的原因，根据散热器工作原理，
建立了散热器间歇失效故障树，从故障树逐一分析导致散热器间歇失效的
原因，然后通过对产品的外观检查、
散热性能复试、产品内腔冲洗试验、活门尺寸计量、不同活门状态产品散热性能模拟试验等工作进行故障确认。 3.1工作原理
3.1.1散热器工作原理
空气滑油散热器散热芯体为板翅式结构，冷边为空气，热边
为润滑油，冷边为单流程，
热边为两流程。APU 滑油系统的高温滑油在热边流动，温度较低的空气在冷边流动，两种介质通过波
纹板进行热交换，使通过散热器后的滑油温度得以降低，
供滑油系统循环使用。滑油进出口处内置一个温控活门，当滑油入口
温度低于设定值时，或者散热器流阻过大时，
温控活门起到旁通滑油的作用。
3.1.2温控活门工作原理
温控活门组件的主要作用是在规定的温度或压力条件下打开或关闭，控制流经散热器芯体的滑油流量大小。其中感温元件可以感受滑油温度变化，当滑油温度升高时，感温元件内部固
体石蜡吸热融化膨胀，将顶杆往外顶起，
长度伸长；当滑油温度降低时，石蜡固化收缩，顶杆内收，
长度缩短。而活门弹簧主要用于感受压力变化，当滑油进出压差较大时，
弹簧被压缩，压差较小时，弹簧伸长。因此，当滑油温度高于规定值时，
感温元件一端的顶杆外伸，反推活门密封面，使其与壳体密封面接触，活
门关闭，滑油经过散热器散热；
当滑油温度较低时，顶杆内收，在复位弹簧的作用下，活门密封面与壳体密封面分离，
活门开启，滑油不经散热器而直接通过活门旁通。此外，当散热器流阻增
大，滑油进出口压差过大时，活门弹簧被压缩，
活门密封面与壳体密封面分离，活门开启；当滑油进出口压差较小时，
活门弹簧恢复长度，活门密封面前移，
活门关闭。3.2故障分析
根据产品结构分析造成散热器散热性能失效的原因可能有三方面：散热器本体故障、温控活门故障和活门壳体故障。
3.2.1散热器本体故障排查
对散热器进行气密试验，芯体未出现泄漏，
散热器芯体结构完好，外观无损伤，可见的翅片、
隔板等不存在损伤破坏现象。复测空气腔流阻满足协议要求，对产品空气腔进行检查，
未发现有异物堵塞现象。复测滑油腔流阻满足协议要求，对产品滑油腔
进行冲洗，仅发现少量微小颗粒异物，
散热器滑油腔未发现有明显大的异物堵塞现象。排除散热器本体故障。
3.2.2温控活门故障排查
a.活门感温感压功能失效排查
对活门进行感压排查，复测散热性能满足协议要求，
复试感压性能，对活门弹簧进行检查，与样件进行尺寸计量对比，
均满足图纸要求；对活门进行感温性能检测，
活门泄漏量等均满足设计要求，可排查活门感压感温失效故障。
b.对活门密封面失效排查
活门导向件与活门壳体导向槽之间存在0.11mm ～0.44mm
的间隙，随着系统滑油温度升高，
导向件在导向槽内伸长的过程中，间隙中可能存在异物卡滞，感温元件无法正常伸长，使活门无法关闭，大部分滑油不经散热器芯体散热一直处于旁通状态，导致散热器滑油出口温度逐步升高。工作中受振动及压力波动
冲击等影响，一段时间后异物随着循环滑油流走，
温控活门自动调整接近完全关闭状态，高温滑油大部分流经散热器芯体散热，滑油出口温度恢复到正常
使用范围。因此不能排除活门导向件与壳体间隙中存在异物卡滞的可能。
对产品温控活门的活门密封面进行检查，发现密封面存在磨损现象，根据活门感温功能失效排查分析是活门密封面磨损
导致温控活门无法关闭，活门呈线状泄漏，
泄漏量较小，对产品散热性能基本没有影响。
因此可以排除密封面磨损使散热性能失效的可能。3.2.3活门壳体故障检查对活门壳体进行切割检查，发现壳体密封面倒角角度偏大，
使得温控活门感温元件伸长过程中，
活门密封面与摘要：某型APU 在地面试车时出现空气滑油散热器散热性能间歇失效现象，
造成APU 滑油超温自动停车故障，通过故障进行分析，建立了散热器散热性能间歇失效故障树，对底事件进行故障分析排查，确定APU 滑油超温故障原因为空气滑油散热器旁通活门异物卡滞造成散热性能间歇失效，针对问题原因，提出了整改措施。
关键词：空气滑油散热器；间歇失效；滑油超温中图分类号:V267文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)24-0049-02（转下页）49--
科学技术创新2019.24
壳体密封面倒角下部尖角对磨，活门反复工作多次产生磨损，导致活门偏心使导向件局部与导向槽挤压，导向件表面产生磨损痕迹，导向件与导向槽的间隙一侧变大。产品使用过程中活门反复开启、关闭多次，某一时刻导向槽与导向件较大的间隙
中可能会存在异物使得导向件与导向槽挤压严重，
感温元件不能正常伸长，活门无法关闭，大部分高温滑油不流经散热器芯
体而直接旁通至滑油出口，使得出口滑油温度逐步升高，
直至APU 保护停车。
因此活门壳体密封面失效会导致活门表面偏磨，导向件与
导向槽间隙变大，异物更易于进入其中产生卡滞，
不能完全排除导致散热器性能失效的可能。
4故障原因
通过以上故障底事件的排查分析，产品散热性能间歇失效的故障原因为活门壳体密封槽、导向槽与壳体轴心同轴度偏
大，导致活门密封面偏磨，导向件与导向槽间隙变大，
异物进入间隙产生卡滞，使得温控活门未关闭，
大部分滑油直接旁通不经过散热器，滑油出口温度升高造成APU 保护停车。
5改进措施
对活门壳体产品图样增加密封面倒角跳动公差要求，增加
导向槽内径公差和同轴度要求，
。同时，更改活门壳体的加工方法，由普通车床改为数控车床，减少人为因素影响，确保零件加工的一致性。工艺规程中明确加工检测方法，加工前通过样件剖切进行确认，加工过程中通过用百分表测量内孔跳动保证同轴度。
根据样件活门导向件与导向槽间隙配合尺寸（0.11mm ），
控制导向件与导向槽间隙为（0.11～0.262）mm 。同时，为提高温控
活门组件装配至活门壳体内部的工艺操作性，
根据与样件尺寸对比计量结果，将导向件圆角尺寸由“R0.5”更改为”R1.2”。加强产品自身异物控制，在现有冲洗试验要求基础上，增加温控活门装配时的异物检查。产品在厂内各部门之间转运过程中，
使用专用运输盒，滑油进、
出口采用堵帽保护。6结论
本文根据故障现象建立故障树，通过对故障树底事件进行逐步分析，并加工几种不同状态的活门进行散
热性能试验和整机试验验证，确定故障原因，根据故障原因提出了改进措施。通过本次排故，获得以下心得体会：
6.1加强质量管控。本次故障导向件与导向槽间隙与样机存
在差异，导致故障。应加强质量控制，
对后期应对样机件进行复查。
6.2增强质量意识，将问题消灭在萌芽阶段。质量是推动型
号研制进度的发动机，质量无法保证，
推动研制进度是一句空话。
6.3成附件管理人员要加强质量控制，
针对在研和预研产品开展可靠性设计检查和质量问题
“回头看”检查，借鉴经验教训，提高新产品的质量和可靠性，避免同类问题在不同型号反复发生。
参考文献
[1]《航空发动机手册》总编委会.航空发动机设计手册（第12册）：传动及润滑系统[M].北京.航空工业出版社，2002，（1）.[2]朱聘冠.换热器原理及计算[M]北京：清华大学出版社,1987.
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程尚模.换热器[M].重庆：重庆大学出版社,1990.氧化法处理水专利分析 张成林珊
（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，
广东广州510000）1氧化法处理水概况氧化法是转化废水中污染物的有效方法，通常可分为化学药剂法、电化学氧化法（电解）、光化学氧化法和超声氧化法，电化学氧化法、光化学氧化法、以及超声氧化法与光、电、超声处理水的方法存在交叉。常见的氧化法根据氧化剂的不同可分为氧气、臭氧、过氧化氢、二氧化氯、
高锰酸钾以及过硫酸盐。在专利文献中，氧化法具体涉及的IPC 分类号主要有：C02F1/72、C02F1/74、C02F1/76、C02F1/78；还有部分专利文献可
能分到电化学法（电解）如C02F1/46、C02F1/461等，这部分文献
可能主要涉及电化学处理中加入氧化剂或直接用电化学氧化；也有部分专利文献分到C02F9，这部分文献主要涉及多个水处
理步骤中包含氧化法处理；此外，
还有部分专利文献被分类到B01J21-B01J38中，这部分文献则主要涉及氧化法中所用到的催化剂。2氧化法处理水专利分析2.1全球及国内申请量变化
首先，我们在DWPI 数据库中统计了1985年1月1日至
2015年12月31日在全球各国和地区的各年份的申请量，见图1。
图1氧化法全球申请量年度分布图
摘要：为了探讨目前氧化法处理水的专利技术发展状况，本文主要通过在专利库CPRSABS 、DWPI 、SIPOABS 以及Patentics
数据库的收录情况，对氧化法处理水的专利技术进行分析。
关键词：氧化法；水处理；专利分析
中图分类号:TK223.5,N18文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)24-0050-02
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