某型飛機(jī)壓力加油不正常故障分析及解決方案

范吉林

(長沙五七一二飛機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000)

在對某型飛機(jī)BE180、BE181進(jìn)行壓力加油時(shí)，前組油箱正常油滿信號燈不亮。經(jīng)檢查BE180飛機(jī)前組油箱沒加進(jìn)油，BE181前組油箱沒加滿，油平面離加油口大約20cm。

圖1 壓力加油控制工作原理圖

1 工作原理

壓力加油控制工作原理如圖1所示。［1］壓力加油控制系統(tǒng)包括正常系統(tǒng)和應(yīng)急控制系統(tǒng)。壓力加油時(shí)，當(dāng)機(jī)身油箱中的油面上升到規(guī)定高度時(shí)，油箱中燃油浮子閥中的浮子浮起，導(dǎo)壓管中的油壓升高，使燃油電磁開關(guān)中的正常控制腔工作，燃油電磁開關(guān)關(guān)閉，切斷加油油路，正常油滿信號燈(黃色)燃亮。當(dāng)正常控制系統(tǒng)有故障時(shí)，油箱油面會繼續(xù)上升，當(dāng)上升到應(yīng)急油面時(shí)，燃油浮子閥中的應(yīng)急油滿信號器接通電路，使燃油電磁開關(guān)中的應(yīng)急控制腔工作，燃油電磁開關(guān)關(guān)閉，切斷壓力加油油路，應(yīng)急油滿信號燈(紅色)燃亮。

2 故障分析

2.1 造成油加不滿或加不進(jìn)的可能原因

1)壓力加油接頭堵塞或打不開;

2)連接導(dǎo)壓管的導(dǎo)管彎曲角度過大，油液流動(dòng)阻力大;

3)燃油浮子閥RFF16/1的活門堵塞，不能使燃油電磁開關(guān)正常控制腔的燃油通過燃油浮子閥泄壓;

4)燃油電磁開關(guān)RDK－13進(jìn)油活門打不開。

2.2 檢查整個(gè)壓力加油控制系統(tǒng)

1)對壓力加油接頭GJB60－85檢查，Φ28mm的限流孔沒有堵塞，同時(shí)后組油箱能正常加油，說明壓力加油接頭GJB60－85能正常工作，此處可以排除。

2)將燃油浮子閥拆下檢查，控制導(dǎo)管無過度彎曲，不會有過大的流動(dòng)阻力;浮子和活門組件經(jīng)試驗(yàn)臺檢查工作正常，信號燈均能在規(guī)定油面高度上正常燃亮，并更換新的燃油浮子閥RFF16/1，此故障未能消除，故導(dǎo)管和浮子閥的原因均可排除。

3)拆下燃油電磁開關(guān)到試驗(yàn)臺檢查，在進(jìn)口為0.35MPa的煤油壓力下活門不能打開輸油。

圖2 燃油電磁開關(guān)RDK－13結(jié)構(gòu)圖

燃油電磁開關(guān)RDK－13結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由活門、薄膜組件、導(dǎo)向桿、彈簧、安全閥、電磁閥和導(dǎo)壓管接頭等組成。［2］工作原理是壓力加油管路的煤油可經(jīng)導(dǎo)向桿上的小孔流入薄膜腔B、薄膜腔A，薄膜腔A與導(dǎo)壓管接頭連通，薄膜腔B與電磁閥油路相通直接到油箱。導(dǎo)壓管接頭用導(dǎo)管與燃油浮子閥相連接，薄膜腔A內(nèi)的煤油壓力可以通過燃油浮子閥卸掉，薄膜腔B的壓力可通過電磁閥卸掉直接到油箱。壓力加油時(shí)，燃油浮子閥的活門是打開的，薄膜腔A的壓力可以經(jīng)導(dǎo)壓管從燃油浮子閥活門處泄壓，而因?yàn)殡姶砰y未通電薄膜腔B的壓力可通過電磁閥卸掉直接到油箱，因此燃油電磁開關(guān)RDK－13的活門在燃油壓力作用下打開，實(shí)現(xiàn)壓力加油。隨著油面上升到“正常油面控制位置”時(shí)，燃油浮子閥關(guān)閉，薄膜腔A的壓力升高，與進(jìn)油壓力平衡，故在彈簧力的作用下，燃油電磁開關(guān)的活門關(guān)閉，壓力加油油路被切斷，停止壓力加油。當(dāng)正常控制系統(tǒng)有故障時(shí)，浮子閥腔內(nèi)的油面繼續(xù)升高，當(dāng)油面上升到“應(yīng)急油面控制位置”時(shí)燃油浮子閥中的應(yīng)急油滿信號傳感器接通電路，使電磁閥通電關(guān)閉油路，薄膜腔B中止泄壓，壓力升高，與進(jìn)油壓力平衡，故在彈簧力的作用下，活門關(guān)閉，壓力加油油路被切斷。

從附件結(jié)構(gòu)和工作原理分析，要使燃油電磁開關(guān)RDK－13活門不打開或打開開度小，原因主要有3個(gè):1)導(dǎo)壓管接頭被堵，薄膜腔A的壓力無法泄掉，在彈簧力的作用下使活門關(guān)閉;2)彈簧RDK13－000－09彈力過大;3)電磁閥活門組件RDK13－530與主體RDK13－530－02的閥口間隙為零。

綜上所述，對故障件重新試驗(yàn)驗(yàn)證分析，打開導(dǎo)壓接頭堵帽，活門打開輸油，證明薄膜腔A工作正常，分解附件上半部分，對彈簧RDK13－000－09進(jìn)行測力檢查，符合要求;當(dāng)將導(dǎo)壓管接頭堵上，電磁閥未通電時(shí)，電磁閥的活門組件RDK13－530在彈簧力的作用下應(yīng)該是打開的，與主體RDK13－530－02的閥口是應(yīng)該有間隙的，薄膜腔B到電磁閥的油路應(yīng)該是通的，可以將薄膜腔B的油液排往油箱，但此時(shí)發(fā)現(xiàn)無油液流出，活門無法打開，初步確定電磁閥的活門組件RDK13－530與主體RDK13－530－02的閥口沒有間隙或發(fā)生堵塞。

根據(jù)判斷分析，拆下電磁閥，用深度尺測量活門組件RDK13－530與主體RDK13－530－02閥口間隙為零，而技術(shù)條件規(guī)定間隙不小于0.2mm，經(jīng)銼修銜鐵活門桿端面，保證間隙不小于0.2mm，重新裝配試驗(yàn)，燃油電磁開關(guān)活門打開。重新裝配上飛機(jī)進(jìn)行壓力加油時(shí)，正常油滿信號燈(黃色)燃亮，檢查油箱油面符合規(guī)定，故障排除。

從上述檢查分析得出，壓力加油不正常故障造成的原因是電磁閥活門組件與殼體活門座閥口間隙為零，燃油電磁開關(guān)主要是在加油過程中經(jīng)導(dǎo)向桿上的小孔流入應(yīng)急薄膜腔的燃油不能通過電磁閥泄掉，從而使應(yīng)急薄膜腔的燃油壓力越來越大，并與加油壓力平衡，在彈簧力的作用下關(guān)閉活門，切斷壓力加油油路，從而使飛機(jī)不能正常將油加滿。

3 理論分析

可以將該電磁閥簡化為液壓控制閥中應(yīng)用較廣的錐閥形式，不同的是錐閥角α為180°，簡化的模型如圖3所示。

圖3 電磁閥簡化模型

3.1 壓力流量特性

根據(jù)流體力學(xué)中流經(jīng)節(jié)流孔的流量公式，［3］得到電磁閥的流量表達(dá)式為:

式中，Cq－流量系數(shù)，液流完全收縮，取Cq=0.7

dm－閥座孔直徑平均值為Φ3mm〔m=(d+d1)/2)〕

ρ－燃油密度0.8×103kg/m3

α－1/2錐閥角，90°

ΔP－壓力損失，由試驗(yàn)規(guī)范取ΔP=98 kPa

X－閥口間隙D

將上述值代入公式(1)得出

由公式(2)可知，流量Q不受流體粘性變化的影響，同時(shí)煤油粘性很低，粘性可以忽略不計(jì)，只有當(dāng)間隙D越小，即活門組件RDK13－530與主體RDK13－530－02的閥口間隙越小，流過閥口的航空煤油流量Q越小，也就是進(jìn)入薄膜腔B的煤油通過電磁閥閥口排入油箱的流量減少，根據(jù)節(jié)流產(chǎn)生壓力的原理，讓薄膜腔B逐步建壓，產(chǎn)生一定壓力，當(dāng)這個(gè)壓力不能與加油壓力平衡時(shí)，但是會克服部分進(jìn)油壓力，與彈簧力共同作用下將附件進(jìn)油口活門開度變小，進(jìn)油活門流通面積減少，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入油箱煤油流量減小，這樣產(chǎn)生的后果是壓力加油時(shí)間變長。

3.2 反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證間隙D的變化對加油的影響

只有當(dāng)活門組件RDK13－530與主體RDK13－530－02的閥口間隙D為零時(shí)，燃油電磁開關(guān)活門不能打開，從而造成煤油加不進(jìn)，BE180飛機(jī)屬于這種情況;當(dāng)活門間隙0＜D＜0.1mm時(shí)，當(dāng)油箱油面接近正常加油油面時(shí)，燃油浮子閥燈罩活門(與燃油電磁開關(guān)導(dǎo)壓口相連)開度也變小，接近關(guān)閉狀態(tài)，這樣薄膜腔A的油液無法迅速從燃油浮子閥卸掉，從而A腔產(chǎn)生一定的壓力，這樣在A腔、B腔壓力與活門彈簧共同作用下，而這個(gè)合力大于加油壓力時(shí)，將會讓油箱加不滿，BE181飛機(jī)就屬于這種情況;而當(dāng)活門間隙0.1≤D＜0.2mm時(shí)，活門打開開度減小，造成單位時(shí)間進(jìn)入油箱的流量減小，從而加油時(shí)間變長;當(dāng)間隙D≥0.2mm時(shí)，燃油電磁開關(guān)能正常打開加油，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能把油箱加滿。當(dāng)然間隙D不能無限制大，間隙D必須保證活門組件能夠在電磁力的推動(dòng)下克服電磁活門彈簧力將電磁活門關(guān)閉為準(zhǔn)。

3.3 影響閥口間隙D的主要因素

1)燃油內(nèi)的微粒雜質(zhì)污染。由于活門組件與閥口實(shí)際上是一個(gè)節(jié)流口，由節(jié)流原理可知長時(shí)間的反復(fù)工作，節(jié)流口處高速液流產(chǎn)生局部高溫，致使油液氧化生成膠質(zhì)沉淀，這些生成物跟油中原有雜質(zhì)結(jié)合，在壓膠活門膠面表面逐步形成附著層，從而使間隙變小甚至為零，形成閥口堵塞。

2)活門橡膠的耐油性。橡膠活門經(jīng)煤油長時(shí)間的浸泡發(fā)生澎漲，使間隙變小甚至為零。考慮到活門粘接性的問題，采用的橡膠是5080，但是5080溶漲率合格范圍較寬(0～15%)，當(dāng)它處于上限時(shí)，就可能使裝配過程中調(diào)整的間隙變小，甚至為零。

3)人為差錯(cuò)。一是憑經(jīng)驗(yàn)操作，二是工藝技術(shù)文件沒有規(guī)定測量方法，從而導(dǎo)致工人可能沒有按工藝技術(shù)要求保證間隙D不小于0.2mm。

4 解決辦法

1)修理時(shí)嚴(yán)格控制活門組件RDK13－530與主體RDK13－530－02活門座間隙D不小于0.2mm。當(dāng)間隙不夠時(shí)，允許銼修活門組件桿端面。間隙D按圖4所示進(jìn)行測量，由公式D=A－(B－C)算出間隙D。

圖4 間隙D的測量

2)附件裝配前，將新壓制的壓膠活門做浸油試驗(yàn)24小時(shí)，檢查活門橡膠的耐油性。如發(fā)現(xiàn)橡膠溶漲率超過技術(shù)規(guī)范5%時(shí)，應(yīng)及時(shí)反饋到壓膠工段查找原因，同時(shí)浸泡后迅速裝配可以保證所測量的間隙D是活門工作時(shí)的真實(shí)間隙，避免因?yàn)榛铋T橡膠膨漲，讓間隙D變小，甚至堵住閥口。

3)試飛站和外場在平時(shí)維護(hù)中注意保持燃油系統(tǒng)的清潔，以保證控制系統(tǒng)油路的通暢和附件的可靠工作。在進(jìn)行壓力加油檢查時(shí)，注意觀察壓力加油速度，以保證壓力加油的可靠性。

4)裝配車間裝配時(shí)注意不要導(dǎo)管彎曲角度過大，盡量平緩過度，裝配時(shí)注意保持導(dǎo)管和附件的清潔，防止對油液的污染。

根據(jù)以上方法進(jìn)行修理和維護(hù)，提高了燃油電磁開關(guān)RDK－13和壓力加油系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性，消除了質(zhì)量隱患。

［1］楊華保.飛機(jī)原理與構(gòu)造［M］.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［2］李向新.燃油電磁開關(guān)RDK－13修理工藝規(guī)程［S］.長沙:長沙五七一二飛機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，1999，(7).

［3］RDK－13燃油電磁開關(guān)技術(shù)說明書［S］.宜賓:國營570 廠，1990.

［4］林肖芬，顧宏斌.飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理［M］.南京:南京航空航天大學(xué)出版社，1997.

［5］陳廷楠.應(yīng)用流體力學(xué)［M］.北京:航空工業(yè)出版社，1999.