檢漏技術在航空修理中的應用研究

唐斌

(國營蕪湖機械廠,安徽 蕪湖 241007)

檢漏技術在航空修理中的應用研究

唐斌

(國營蕪湖機械廠,安徽 蕪湖 241007)

分析了航空修理過程應用的檢漏技術及特性,對實踐過程中存在的典型問題進行研究,對可能的影響及后果進行評估,討論了解決問題的內在及外在措施,提出改進方向和建議.

檢漏技術;航空修理;測壓法;氣泡法

密封性是保證飛機液壓、氣動等系統實現功能的關鍵要素之一,它是指殼體(機體)及單個零件和接頭阻止氣體或液體在被殼體分割的介質間相互滲透的能力.對于航空產品來說,有時微量的滲漏就是重大隱患的先兆,及時、有效地發現滲漏是識別風險源的重要手段之一.滲漏與防滲漏是航空工程裝配、試驗生產實踐中的一對永恒矛盾,伴隨著裝備的不斷發展,在工程實踐過程中要求檢漏技術不斷提高和進步.從類別上來說,密封分為完全密封和不完全密封2類:要求完全密封的對象通常是油箱、殼體、管道等,主要用于焊接或釬焊結構,這種情況下的完全密封就是不允許液體或氣體外泄,外泄可能帶來危險的后果;不完全密封或有限密封用于活門式、滑動式、鉸接式結構及其他可拆卸接頭,通常情況下,這些部位的少量外泄不會帶來危險的后果.

1 航空修理實踐中檢漏的一般途徑

對于飛機管路系統、密封駕駛艙、燃油艙、焊接管道、部附件等部位或產品的密封性,因機型及產品的不同,具體要求區別很大,但總體說來,傳統的檢漏手段可以歸結為2類,即測壓法和氣泡法.

1.1 測壓法

用氣體或煤油向待檢密封腔充填,保持規定的余壓和時間,檢測壓降值衡量檢查部位或產品的密封性是否符合規定要求,試驗用氣體或液體的種類、壓力、保壓時間、壓降值取決于受檢容器的功用.比如對密封駕駛艙、救生燃氣管路系統、救生燃爆附件等的密封性檢測,有時由于被檢測對象的容腔較小,還需要外接一定容量的氣瓶,形成一定的保壓容量和時間,便于實現測壓法檢查.

1.2 氣泡法

利用氣泡等能顯示滲漏的外表特征來進行泄漏檢查.

1.2.1 浸液法

浸入液體氣泡法使用廣泛,用來檢查小型容器,比如鉚接和焊接結構的副油箱、焊接管道等.采用這種方法時,將受檢附件浸入液體中,充入空氣、氮氣或其他氣體,使之達到一定壓力.受檢表面出現氣泡,說明有泄漏,據此確定故障位置及故障程度,如圖1所示.

根據產品特性及體積的不同,顯示液可以是水、重鉻酸甲溶液、酒精、液壓油、變壓器油等.

圖1 浸液法檢驗密封性典型裝置圖

1.2.2 充液法或皂泡法

這種方法用于浸液需要很大容器的附件、隔艙,或可直接充填工作液進行檢查的產品,方法的實質在于:在受檢容器內充入一定壓力的氣體或工作液等液體,在有密封要求的表面涂抹中性肥皂水或其他特定的乳液,保持一定的時間,如果在涂抹的表面出現氣泡、隆起、凹陷,表明有泄漏,并以此確定泄漏位置.注入受檢容器的氣體、液體的類型,壓力、靜置時間,根據產品的功用和特性確定.

1.2.3 化學法

化學法是基于化學反應來指示泄漏,向需要檢查密封性的腔體充入空氣和氨氣的混合氣,在受檢表面上貼上指示帶,有泄漏時,帶上會出現變色斑點.這是氨與指示劑發生反應,使指示劑改變顏色.

1.2.4 淋雨法

該方法是將室溫的水噴灑在飛機蒙皮表面模擬下雨,飛機的外掛裝置、有蒙皮的艙口蓋和艙內設備也可使用淋雨法進行檢查,以此檢查有無水向機艙內滲漏的現象.

2 存在的問題及可能的后果

從不斷發展的一代、二代、三代機修理實踐來看,航空修理系統現有檢漏技術基本能夠滿足現有機型的質量控制需要,但伴隨著機型的不斷升級,訓練使用強度不斷加大,有時現行檢漏技術不能發現微量滲漏,或由于工作時間不夠滲漏還未顯現,導致產品帶隱患裝機出廠,由于部件和故障形式的不同,可能會導致危險后果.

2.1 停放滲漏

檢測對象在內場檢查密封性良好,無滲漏現象.裝機使用在工作過程中密封性能依然良好,但在飛機停放過程中,逐漸顯現出滲漏故障.滲漏部位一般出現在滑動配合的密封部位.其工藝過程都有檢查在低壓條件下長時間停放是否有滲漏的要求.某型作動筒以2 m高的工作液柱向收放2個容腔的管嘴同時加壓,保持2 h,固定密封處不允許有油液聚集,活動密封處允許有不下落的油液聚集.實際檢查時,固定和活動密封處都無任何油液滲漏跡象.但裝機使用停放過程中,活動密封處出現滲漏故障率較高,說明該方法在目前條件下,不能有效發現潛在的滲漏故障.一般來說,該類故障風險性較低.

2.2 運動漏油

某型飛機在進行地面發動機試車時,主起落架緩沖支柱突然出現漏油故障,航空液壓油沿活塞桿與支柱密封活塞封嚴處呈環狀向外噴射,工作人員立即停止試車.此次試車前,主起落架一切正常,無漏油漏氣跡象;試車停止后,主起落架漏油故障現象消失,左右機翼高度仍處于正常狀態.

圖2 磨損與未磨損密封膠圈截面對比

起落架從機上分解后,通過各種手段對起落架進行試驗檢查,不僅故障現象未再現,也沒有發現起落架有任何滲漏的征兆,經對起落架進一步分解檢查,發現該部位密封膠圈整個內圓周面在45°方向的圓弧面被磨成平面,如圖2所示.測量膠圈的截面直徑:未磨損處膠圈直徑為Ф5.8 mm,磨損處膠圈直徑僅為Ф5.1 mm.

分析其故障顯現過程為:當飛機主緩沖支柱處于自然壓縮狀態時,密封膠圈以180°方向(非磨損位置)與緩沖支柱的內外密封面接觸,膠圈與密封面的壓盈量處于最大狀態(單邊壓盈量0.8 mm),因此緩沖支柱在此狀態下密封性良好.當飛機在地面發動試車時,主機輪處于剎車狀態,主緩沖支柱受強側向力作用向下壓縮,活塞桿外表面帶動膠圈旋轉,當膠圈與活塞桿的密封面由180°方向轉到45°方向(磨損位置)時,膠圈與活塞桿密封面的單邊壓盈量只有0.1 mm,在緩沖支柱內腔高壓氣體作用下,15號航空液壓油瞬時向外噴射,但此時立即停止試車,緩沖支柱活塞桿迅速伸張,即恢復正常的膠圈壓縮量,漏油故障隨即消失.

該故障出現在已使用一定時間的檢修產品上,修理中目前已知手段不能發現該故障,具有極大的隱藏性,試飛前的地面試車,成為發現該故障的最后關口.

3 改進的方向和建議

由上述內容可以看出,不能檢測出停放時的滲漏,主要原因是檢測方法的靈敏度不夠,內場在規定的檢測壓力、檢測時間內(甚至超過規定時間數倍以上)不能檢測出滲漏,附件在外場裝機自然停放條件下,由于溫度、環境發生變化,其滲漏故障逐漸顯現出來,但此類故障一般危害性不大,降低此類故障率的手段是采用具有相對較高檢漏靈敏度的技術,這可能會帶來密封技術的變革.

運動和脈動損傷漏油,其故障更具隱藏性,危害相對更大,首先應從裝配過程去控制第一手工作質量來降低風險,其次外場維護和監控也很重要,有時微小的滲漏是重大故障的先兆.可以看出,目前的檢漏技術需要從提高檢測靈敏度,或更加真實地模擬裝機使用狀態去改進,縮短隱患顯性化的過程,以適應快速發展的航空修理需要.先進的檢漏技術與傳統檢漏手段相比,最大優勢在于其對滲漏故障能夠實現量化檢測.實驗表明,滲油的臨界漏率是1X10-6Pa.m3/s,氦質譜檢漏技術可以檢出10-10~10-6Pa.m3/s的漏孔,在檢漏時把控制標準提高到1X10-7Pa.m3/s,這就是預置密封性能指標余量,可以保證在使用期內不發生漏油故障.航天工業就是通過類似的技術保證航天器的密封可靠性,這對航空工業檢漏技術的發展有極大的借鑒意義.

唐斌(1963-),男,安徽蕪湖人,本科學歷,高級工程師,主要研究方向為航空裝備再制造.

〔編輯:劉曉芳〕

TB774

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.150

2095-6835(2017)22-0150-02