某型飛機液壓鎖油液微量泄漏故障分析

嚴山欽，郭輝，李薇，王奉龍

（中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司，陜西漢中 723000）

0 引言

飛機艙門收放系統主要控制飛機后大門的開啟與關閉，而液壓鎖是艙門收放系統的主要部件，是控制艙門開啟、關閉的液壓執行元件，其工作的穩定性直接決定艙門是否可以正常開啟與關閉，對飛行安全起著至關重要的作用。某型飛機在試飛調試過程中，發現艙門收放系統中的液壓鎖管嘴處存有油跡，雖產品經過返廠復試，密封性能指標測試滿足設計要求，但油液微量泄漏問題未得到有效解決。油液泄漏影響著系統工能的安全性，易造成油液浪費、周圍環境污染，嚴重時可引發零部件功能失常。因此，有必要對液壓鎖漏油故障進行深入研究，精確定位，有效排查，從根源上予以解決[1-3]。

1 雙向液壓鎖的工作原理

雙向液壓鎖安裝于飛機后艙部位，屬于后大門貨艙液壓執行系統中重要的組成部件，由活門殼體、活塞、液壓鎖、管嘴、膠圈等元件組成。液壓鎖工作原理圖如圖1所示，雙向液壓鎖正常工作時，系統液壓油自E管嘴進入雙向液壓鎖，此時打開下部的液壓鎖，油液從B管嘴流出進入收放作動筒，回油油液由D口進入，C口流出，從而實現飛機后艙艙門的開啟，反向供油艙門關閉。

圖1 液壓鎖工作原理圖

2 漏油故障問題定位

目視檢查密封部位零件（殼體、法蘭盤接管嘴、密封膠圈），結構完整，表面無明顯缺陷。對其尺寸進行微測，排除產品質量問題。

2.1 尺寸檢查

1）檢查殼體密封部位φ25H9 尺寸及粗糙度Ra0.8 μm（如圖2）。

圖2 液壓鎖殼體尺寸圖

2）檢查法蘭盤接管嘴尺寸φ25f9、φ21h9、4H12 和粗糙度Ra0.8 μm（如圖3）。

表1 殼體尺寸檢查

圖3 法蘭接管嘴尺寸圖

3）檢查密封膠圈16A4-1175-21×3 相關尺寸（如圖4）。

圖4 密封膠圈尺寸圖

結果表明：液壓鎖密封涉及到的主要零件——殼體、法蘭接管嘴、密封膠圈的尺寸、粗糙度均符合工程圖樣要求，產品漏油與零件加工質量無關系。

2.2 液壓鎖膠圈性能驗證

1）依據技術條件要求對返廠故障件，加0.0245 MPa液壓保持此壓力2 h，目視檢查產品未發現外部泄漏，試驗結果合格。

2）依據技術條件要求對返廠故障件，加14.7 MPa液壓保持此壓力15 min，目視檢查產品未發現外部泄漏，試驗結果合格。

3）結合產品使用狀態，初步確定滲油發生在低壓非工況階段。為此，對產品進行低壓試驗（0.0245 MPa液壓工況下）并延長試驗時間，在試驗持續到第6天時，發現管嘴與產品殼體接縫處出現油液微量滲漏現象[4-5]。

3 漏油故障機理分析

液壓鎖密封部位屬于靜密封，在低壓工況下，油液微量滲漏與零件表面粗糙度及密封膠圈壓縮率存在緊密聯系。故需對密封膠圈進行性能分析：

表2 法蘭接管嘴尺寸檢查

表3 密封膠圈尺寸檢查

1）依據HB/Z 4-95 O型密封膠圈及密封結構的設計要求，固定密封的壓縮率為18%～22%。經計算知液壓鎖管嘴部位的密封膠圈理論壓縮率為20%，符合密封要求。

2）Q/16A4-1175中關于橡膠密封件的分模面要求為180°，檢查密封膠圈分模面發現，密封部位局部不光滑，且存有突起、凹陷等缺陷，可能是由密封膠圈模具長時間使用功能部位產生磨損及密封膠圈壓制成成品后，人工修邊效果不理想造成。

HB4-56-87《圓截面橡膠密封結構》中密封件有180°、45°兩種分模面型式（如圖5）。兩種分模面僅是在加工密封件模具的分模方式上有所差異，不會影響密封件的尺寸、表面粗糙度及性能。采用修邊不當180°分模面的密封件進行密封時（如圖5（a）），缺陷部位正好位于密封接觸部位，會增大漏油風險。當采用45°分模面的密封件進行密封時（圖5（b）），45°修邊缺陷恰能避開密封接觸部位，大大降低漏油風險[6-8]。

圖5 180°和45°分模面密封膠圈密封示意圖

在低壓工況下（0.0245 MPa液壓）采用45°分模面的密封膠圈進行驗證試驗，試驗一直持續到第10天，產品未出現油液滲漏現象。根據故障現象、產品結構原理分析、雙向液壓鎖密封部位零件質量檢查以及驗證試驗判定：液壓鎖密封膠圈的密封性能降低是油液微量泄漏的主要原因。

4 工藝改進及產品驗證

密封膠圈分模面質量的好壞對低壓密封試驗成功與否有直接影響。采用45°分模面的密封膠圈能顯著提升密封膠圈的密封性能，避免油液微量泄漏的發生。以下為產品驗證試驗：

1）耐壓試驗。向產品任意一個管嘴加壓22.05 MPa，其余管嘴堵住，保壓15 min，產品未出現滲油。

2）常溫密封試驗。向產品任意一個管嘴加壓14.7 MPa，其余管嘴堵住，保壓30 min，產品未出現滲油。向產品任意一個管嘴加液壓0.0245 MPa，其余管嘴堵住，保壓2 h，產品未出現滲油。

3）低溫密封性能試驗。將產品在-55 ℃下保溫2 h后，在該環境下，向產品任意一個管嘴加壓14.7 MPa，其余管嘴堵住，保壓30 min，產品未出現滲油；向產品加壓0.0245 MPa，保壓6 h，產品未出現滲油。

4）高溫密封性能試驗。將產品在+60 ℃下保溫2 h后，在該環境下，向產品任意一個管嘴加壓14.7 MPa，其余管嘴堵住，保壓30 min，產品未出現滲油；向產品加壓0.0245 MPa，保壓6 h，產品未出現滲油。

5）低壓密封性能試驗。向產品任意一個管嘴加液壓0.0245 MPa，其余管嘴堵住，保壓7 d，產品未出現滲油。

5 結論

油液微量滲漏故障雖然在飛機液壓附件產品中較為常見，但微量滲漏現象不易發現，很難得到重視與關注。為解決液壓鎖油液微量滲漏故障，文中對其密封主要零件（殼體、法蘭接管嘴、密封膠圈）的尺寸、粗糙度進行檢查，產品質量合格。延長低壓試驗（0.0245 MPa液壓工況下），180°分模面密封膠圈在靜密封中可靠性能低，是誘發故障的主要原因。經故障機理分析知，45°分模面的密封膠圈密封性能好，更換45°分模面的密封膠圈可有效解決油液微量滲漏問題。為方便故障分析和排查，可對液壓鎖油液微量滲漏建立故障樹，健全排故方案，搭建維護手冊。