某型民用飛機水系統氣密設備研究

王建

【摘 要】隨著科學技術的進步以及航空工業生產的需要，對產品和設備的氣密性要求也越來越高，因此除了設計和加工過程中采用有效的措施以外，對檢測手段的要求也越來越高。本文對某型飛機水系統氣密設備進行研究，設計一套由PLC控制并具備實時監控功能的氣密試驗設備，從硬件設計與軟件編程兩個方面入手，經過現場的調試，最終滿足了飛機氣密檢測的要求。

【關鍵詞】飛機;水系統;氣密;PLC

中圖分類號： V245 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）04-0044-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.018

Research on water system air-tightness equipment of civil aircraft

WANG Jian

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute ， Shanghai 200436， China）

【Abstract】With the advances of science and technology， as well as the needs of aviation manufacturing industry， there have been increasing standards of air tightness for products and equipment. Therefore， besides effective actions during design and manufacturing process， the requirements of testing approach have been increasingly demanding. This paper studies the air tightness equipment of water system on a certain type of aircraft， designed an air tightness testing tool controlled by PLC which enables real time monitoring. With the help of both hardware design and software coding， verified by field tests， the requirements of aircraft air tightness test are fulfilled.

【Key words】Aircraft; Water system; Airtight; PLC

1 研究背景與現狀

目前某型號飛機在完成飛機水系統所有元器件的安裝之后，需要對整個水系統做一個氣密性試驗，其目的是檢驗水系統安裝的氣密性是否達到適航需求，某型號飛機目前沿用的是90年代麥道公司使用的簡易設備，該設備完全手動操作，效率較低，隨著氣密檢測技術的發展，傳統的氣密檢測方法已不能滿足現代航空工業生產的自動化要求。所以本課題旨在研發的一套自動化并具備實時監控功能的氣密試驗設備，將PLC控制應用到傳統的直接壓力式氣體測漏儀中，同時加入高分辨率的壓力傳感器來提高測量精度，縮短與國外先進水平的差距，提高檢測過程的自動化水平，增強飛機裝配生產的精益性與安全性[1]。

2 技術方案

2.1 總體方案設計

圖1所示為本課題氣密設備簡易功能示意圖，包括以下幾個功能：空氣過濾裝置、充氣裝置和排氣裝置。其中充氣裝置和排氣裝置通過PLC控制，PLC主要設有四個功能：開始，充氣，排氣和結束，其中充氣裝置通過一個壓力傳感器給出信號，當充氣壓力達到36psi（1psi=6.895kPa）時，開始保壓，2分鐘后，開啟排氣閥停止充氣，30分鐘以后，檢測飛機水系統管路的壓力值，如果在容差范圍內即完成檢測工作[2]。

2.2 硬件設計與制造

2.2.1 水系統氣密設備主面板

該面板集成了本設備所有功能，其中下方四個圓孔用于安裝4個電磁閥，分別為啟動按鈕、充氣按鈕、排氣按鈕和急停按鈕。正中間30*30方孔用于安裝壓力傳感器，用于檢測系統的進氣壓力。

2.2.3 設備總圖

本設備盒體采用的是Guizu的成品件，型號：GZ-001，帶把手、鎖扣;材質：外層密度板，內層珍珠棉，周邊鋁合金。電子式數字壓力開關選用AIRTAC成品件，規格為X-DSW10，測壓范圍：-100ka至1000ka，測量精度：±3%全量程，安裝形式為面板安裝，配支架X-DPFKIT。電子式數字壓力開關校準周期為52周。

2.3 軟件功能設計

本設備選用三菱PLC成品件，型號為FX1N-40MR-001，三菱PLC是三菱電機生產的主力產品。他采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。三菱PLC由控制器。運算器和寄存器組成，這些電路集成在一個芯片上，CPU通過地址總線、數據總線和I/O接線電路相連接[3]。

本程序使用軟件GX WORKS2編寫，GX WORKS2基于PLC功能豐富、工作可靠的特點，廣泛應用于航天航空、醫療。鐵路、載人移動設備、娛樂設備、安全設備等領域，本程序軟件指令選取符合編程手冊要求。根據現場實際工作的需求，確定軟件運行順序。讓軟件運行符合現場實際并達到自動化控制的要求。軟件程序見下圖所示：

3 水系統氣密設備驗證

3.1 試驗目的

該試驗的目的是檢驗水系統氣密性試驗器功能可靠性。

試驗所需的設備：水系統氣密性試驗器，秒表，壓力表（0～50psi），堵頭

3.2 使用說明

（1）在將工裝中的接氣源快卸接頭、空氣服務閥接頭分別與地面氣源、飛機空氣服務閥正確連接后，對工裝進行通電。

（2）通電后，根據實驗要求設置傳感器壓力值（36psi）。

（3）依次按壓啟動按鈕、充氣按鈕，工裝開始給飛機水系統充氣。水系統到達設置的壓力值（36psi）后，系統會自動結束結束充氣過程。

（4）測試完成后，按壓排氣按鈕，排氣電磁閥打開從而完成排氣過程。

（5）若工作過程中出現緊急情況，應立即按下按下急停開關，此時充氣電磁閥停止工作、排氣電磁閥打開，從而防止工裝和飛機損壞。

3.3 試驗步驟

本系統工作操作流程：開啟啟動按鈕，系統開始運行，打開充氣按鈕，系統開始充氣，在系統內部達到36psi并保壓2分鐘后，飛機內壓力達到平衡，按下排氣按鈕停止充氣，保持30min后，飛機水系統管路壓力為35psi，泄露值在容差范圍內（2psi），至此按下紅色按鈕，功能試驗完畢。

本試驗力證本設備同樣可以用于飛機水系統氣密試驗，首先在將G1廚房、G2廚房用MS21914-8J堵帽堵上，前盥洗室用堵頭及連接件堵上。后盥洗室接上檢測水系統壓力，將水系統氣密性試驗器和水系統充氣接頭連接到服務板空氣服務閥上，打開閥門對水系統進行加壓，如圖5、6和7所示。

3.4 試驗結果

實驗數據如下：

經過機上驗證可證實該設備與傳統設備相比操作更簡單，更容易上手，讀數更精確可替代原有手工操作的設備。

4 總結與展望

本文應用于現場飛機氣密性檢測中，能切實解決現場工作中的技術問題，改善現場作業條件，提高系統氣密檢測的效率和準確度。

本文旨在充分借鑒國內外飛機氣密性試驗技術和設備的基礎上，對國內飛機水系統氣密研究開辟一個新的思路，通過此文的研究，可以對國內民用客機試圖形成一個通用的試驗設備，試圖彌補這個領域的空白。

【參考文獻】

[1]陳萬武.氣密試驗機控制系統的PLC改造[J].順德職業技術學院學報，2011（01）.

[2]楊西周，王樂新.基于PLC的氣密試驗臺檢測系統設計[D].煤礦機電，2012（06）.

[3]陳蘇波.三菱PLC快速入門與實例提高[M].人民郵件出版社，2008.