飛機整體油箱口蓋密封失效形式分析及措施應用

陳穎

摘 要 整體油箱可以更合理的利用飛機空間結構，同時也可減輕飛機總重量。飛機整體油箱口蓋密封性能對飛機飛行安全和續航能力有很大影響，本文結合生產實際對飛機整體油箱口蓋失效形式及原因進行分析，并提出了解決措施，對提高飛機整體油箱密封質量有一定的指導意義。

關鍵詞 整體油箱;密封失效;口蓋

現代飛機為提高空間結構利用率增加儲油量，將機身或機翼設計為整體油箱，從而提升飛機的續航能力。目前波音777和空客A380等大型民用旅客機、戰斗機均采用機翼整體油箱。如F22戰斗機主要結構包括機翼和駕駛艙及兩個發動機，整體結構十分緊湊，但儲油量卻能達到8.2t，如此大的儲油能力歸功于機翼整體油箱的設計。雖然整體油箱的優點一目了然，但飛機整體油箱的密封技術非常復雜，近幾年因飛機整體油箱密封失效造成的事故屢屢發生，而油箱口蓋屬于整體油箱的薄弱環節，也是密封失效的多發區，因此對整體油箱口蓋的密封失效分析研究就變得相當重要。

1飛機整體油箱口蓋密封形式

飛機整體油箱口蓋多為口蓋、口框結構形式，口蓋通常是依靠四周膠圈來密封，然后用緊固件固定。口蓋膠圈密封有溝槽密封和膠墊密封兩種。溝槽密封：在口蓋或口框上設置溝槽，溝槽內安放密封材料實現密封。膠墊密封：在口蓋和口框之間夾彈性密封膠墊。另一種常用的密封形式為密封膠口蓋擠壓密封。密封膠密封法即將密封膠刮涂在口框上，再將口蓋壓緊到密封膠上，使密封膠完全填滿口蓋、口框之間，從而起到密封作用。目前我國飛機整體油箱口蓋密封形式大多采用密封膠圈密封法和密封膠口蓋擠壓密封法[1]。

2油箱口蓋失效的原因分析

由于飛機飛行時整體油箱受力較大且復雜，飛行環境及停放環境惡劣，飛行時間較長，特別是油箱口蓋為可拆卸結構，多次拆卸更易造成油箱口蓋密封失效，導致飛機整體油箱出現漏油的風險。因此，對飛機整體油箱口蓋密封失效形式進行分析總結，并制定行之有效的應對措施，是提高飛機整體油箱口蓋密封性能的重要途徑。

2.1 設計因素

密封膠圈密封法。此類結構對膠圈與口框接觸面積大小及接觸位置的要求都較高，膠圈與口框接觸面積過小，或接觸位置不合理，都會降低口蓋密封性能。某型飛機曾采用彎邊-直邊相結合的口框結構形式，由于彎邊和直邊過渡處需設置止裂孔，導致此處密封膠圈與口框接觸面積過小，出現密封性能差的現象。

口蓋擠壓密封法。此類結構要求涂覆較厚的密封膠，以至口蓋擠壓密封操作時，足夠厚度的密封膠能夠均勻的從口蓋邊擠出，密封膠能填滿整個口框。某型飛機口蓋擠壓密封操作曾出現過膠層厚度過薄的現象，導致密封失效的情況。

2.2 裝配因素

口蓋密封圈因素。在飛機裝配過程中，出現帶密封膠圈口蓋安裝完成后，口蓋邊緣處滲油現象，更換同型號口蓋后，口蓋邊緣滲油現象消失。此類口蓋密封失效問題，多由于口蓋密封膠圈失效造成。

密封膠涂覆厚度因素。飛機整體油箱口蓋大多位于飛機外表面，由于外表面直接影響飛機整體氣動外形，因此對飛機表面口蓋的階差及間隙要求非常嚴格。擠壓密封形式的口蓋，對密封膠的涂覆厚度也有較高的要求。密封膠膠層厚度不夠會直接導致密封失效[2]。

緊固件安裝因素。無論哪種形式的口蓋密封，都需要通過口蓋與口框間的緊固件來輔助密封。口蓋螺栓安裝時過緊或未擰緊到位都會影響口蓋密封性能，同時螺栓安裝順序也會影響口蓋密封性。

3改進措施

3.1 口蓋、口框結構優化

密封膠圈密封法。對膠圈與口框接觸面積大小及接觸位置的要求都較高，口蓋密封圈邊緣相比口框彎邊位置，不應超過彎邊位置，且盡量采用一體式彎邊口框，避免彎邊-直邊式口框止裂孔處接觸面積過小影響密封性能。

擠壓密封型密封方式。在進行口蓋與口框設計時，口框的下陷設計要預留足夠的密封膠涂覆空間，建議下陷量一般不小于1mm。

3.2 口蓋存儲方法的改進

口蓋上的密封膠圈多為丁腈橡膠，根據丁腈橡膠的物理特性，帶密封膠圈的口蓋應存放在密封的塑料袋中，口蓋安裝前，不要打開包裝，勿使口蓋膠圈長期暴露在空氣中，以免影響膠圈的彈性。如有必要，按使用規范用航空燃油浸泡膠圈的方法，恢復或加強密封圈的彈性，保證口蓋密封性能。

3.3 涂膠工藝方法的改進

嚴格按照口蓋擠壓密封的工藝流程進行密封膠的涂覆，控制涂膠現場的溫、濕度要求，溫度控制在15℃～30℃，相對濕度為30%～70%。以HM109密封膠為例，口蓋擠壓密封的一般工藝流程為：打磨漆層→涂潤滑脂→除油清洗→涂底涂→刮涂密封劑→涂潤滑脂→安裝口蓋→清理多余物。

3.4 密封膠層厚度的控制

裝配時可對口蓋、口框進行無膠狀態預裝配，將不小于1mm的金屬墊片安裝在口蓋、口框之間，模擬密封膠層厚度，以保證口蓋擠壓密封裝配時密封膠層厚度符合要求。

3.5 緊固件安裝的改進

安裝密封口蓋緊固件時，不應過度擰緊螺栓，應根據密封膠圈或密封膠的抗拉、抗壓性能，選擇合理的擰緊力矩，避免因擰緊力矩過大，造成密封膠圈的壓縮永久變形及對密封膠層的破壞，進而導致口蓋密封失效。

安裝密封口蓋緊固件時，應先預擰緊螺栓，再依次擰緊到位，不要一次將某一螺栓擰緊到位，以免因螺栓擰緊力不均勻影響膠層或膠圈密封性能[3]。

4結束語

對飛機整體油箱口蓋密封失效形式及原因進行分析，是提高飛機整體油箱密封性能的基礎。飛機飛行過程中受力復雜，工作環境惡劣，油箱口蓋密封失效，會對飛機的飛行安全及使用壽命造成較大的影響及經濟損失。因此，在試驗和理論計算判斷密封結構的密封性能的基礎上，結合生產實際對油箱口蓋密封失效形式及原因進行分析研究，并在口蓋、口框結構設計優化、密封膠涂覆工藝、緊固件安裝工藝等方面進行改進，對降低油箱口蓋失效風險，提高油箱口蓋密封性能有著重要意義。

參考文獻

[1] 李緒忠，李素琴.大飛機整體油箱用密封劑性能分析及應用[J].航空工程進展，2015（3）：372-376.

[2] 胡榮霞.無人機金屬燃油箱的設計方法研究[J].航空科學技術， 2012（3）：53-55.

[3] 趙寶華.金屬整體油箱結構密封性能分析[D].南京：南京航空航天大學，2012.