检漏技术在航空修理中的应用研究

唐斌

(国营芜湖机械厂,安徽 芜湖 241007)

检漏技术在航空修理中的应用研究

唐斌

(国营芜湖机械厂,安徽 芜湖 241007)

分析了航空修理过程应用的检漏技术及特性,对实践过程中存在的典型问题进行研究,对可能的影响及后果进行评估,讨论了解决问题的内在及外在措施,提出改进方向和建议.

检漏技术;航空修理;测压法;气泡法

密封性是保证飞机液压、气动等系统实现功能的关键要素之一,它是指壳体(机体)及单个零件和接头阻止气体或液体在被壳体分割的介质间相互渗透的能力.对于航空产品来说,有时微量的渗漏就是重大隐患的先兆,及时、有效地发现渗漏是识别风险源的重要手段之一.渗漏与防渗漏是航空工程装配、试验生产实践中的一对永恒矛盾,伴随着装备的不断发展,在工程实践过程中要求检漏技术不断提高和进步.从类别上来说,密封分为完全密封和不完全密封2类:要求完全密封的对象通常是油箱、壳体、管道等,主要用于焊接或钎焊结构,这种情况下的完全密封就是不允许液体或气体外泄,外泄可能带来危险的后果;不完全密封或有限密封用于活门式、滑动式、铰接式结构及其他可拆卸接头,通常情况下,这些部位的少量外泄不会带来危险的后果.

1 航空修理实践中检漏的一般途径

对于飞机管路系统、密封驾驶舱、燃油舱、焊接管道、部附件等部位或产品的密封性,因机型及产品的不同,具体要求区别很大,但总体说来,传统的检漏手段可以归结为2类,即测压法和气泡法.

1.1 测压法

用气体或煤油向待检密封腔充填,保持规定的余压和时间,检测压降值衡量检查部位或产品的密封性是否符合规定要求,试验用气体或液体的种类、压力、保压时间、压降值取决于受检容器的功用.比如对密封驾驶舱、救生燃气管路系统、救生燃爆附件等的密封性检测,有时由于被检测对象的容腔较小,还需要外接一定容量的气瓶,形成一定的保压容量和时间,便于实现测压法检查.

1.2 气泡法

利用气泡等能显示渗漏的外表特征来进行泄漏检查.

1.2.1 浸液法

浸入液体气泡法使用广泛,用来检查小型容器,比如铆接和焊接结构的副油箱、焊接管道等.采用这种方法时,将受检附件浸入液体中,充入空气、氮气或其他气体,使之达到一定压力.受检表面出现气泡,说明有泄漏,据此确定故障位置及故障程度,如图1所示.

根据产品特性及体积的不同,显示液可以是水、重铬酸甲溶液、酒精、液压油、变压器油等.

图1 浸液法检验密封性典型装置图

1.2.2 充液法或皂泡法

这种方法用于浸液需要很大容器的附件、隔舱,或可直接充填工作液进行检查的产品,方法的实质在于:在受检容器内充入一定压力的气体或工作液等液体,在有密封要求的表面涂抹中性肥皂水或其他特定的乳液,保持一定的时间,如果在涂抹的表面出现气泡、隆起、凹陷,表明有泄漏,并以此确定泄漏位置.注入受检容器的气体、液体的类型,压力、静置时间,根据产品的功用和特性确定.

1.2.3 化学法

化学法是基于化学反应来指示泄漏,向需要检查密封性的腔体充入空气和氨气的混合气,在受检表面上贴上指示带,有泄漏时,带上会出现变色斑点.这是氨与指示剂发生反应,使指示剂改变颜色.

1.2.4 淋雨法

该方法是将室温的水喷洒在飞机蒙皮表面模拟下雨,飞机的外挂装置、有蒙皮的舱口盖和舱内设备也可使用淋雨法进行检查,以此检查有无水向机舱内渗漏的现象.

2 存在的问题及可能的后果

从不断发展的一代、二代、三代机修理实践来看,航空修理系统现有检漏技术基本能够满足现有机型的质量控制需要,但伴随着机型的不断升级,训练使用强度不断加大,有时现行检漏技术不能发现微量渗漏,或由于工作时间不够渗漏还未显现,导致产品带隐患装机出厂,由于部件和故障形式的不同,可能会导致危险后果.

2.1 停放渗漏

检测对象在内场检查密封性良好,无渗漏现象.装机使用在工作过程中密封性能依然良好,但在飞机停放过程中,逐渐显现出渗漏故障.渗漏部位一般出现在滑动配合的密封部位.其工艺过程都有检查在低压条件下长时间停放是否有渗漏的要求.某型作动筒以2 m高的工作液柱向收放2个容腔的管嘴同时加压,保持2 h,固定密封处不允许有油液聚集,活动密封处允许有不下落的油液聚集.实际检查时,固定和活动密封处都无任何油液渗漏迹象.但装机使用停放过程中,活动密封处出现渗漏故障率较高,说明该方法在目前条件下,不能有效发现潜在的渗漏故障.一般来说,该类故障风险性较低.

2.2 运动漏油

某型飞机在进行地面发动机试车时,主起落架缓冲支柱突然出现漏油故障,航空液压油沿活塞杆与支柱密封活塞封严处呈环状向外喷射,工作人员立即停止试车.此次试车前,主起落架一切正常,无漏油漏气迹象;试车停止后,主起落架漏油故障现象消失,左右机翼高度仍处于正常状态.

图2 磨损与未磨损密封胶圈截面对比

起落架从机上分解后,通过各种手段对起落架进行试验检查,不仅故障现象未再现,也没有发现起落架有任何渗漏的征兆,经对起落架进一步分解检查,发现该部位密封胶圈整个内圆周面在45°方向的圆弧面被磨成平面,如图2所示.测量胶圈的截面直径:未磨损处胶圈直径为Ф5.8 mm,磨损处胶圈直径仅为Ф5.1 mm.

分析其故障显现过程为:当飞机主缓冲支柱处于自然压缩状态时,密封胶圈以180°方向(非磨损位置)与缓冲支柱的内外密封面接触,胶圈与密封面的压盈量处于最大状态(单边压盈量0.8 mm),因此缓冲支柱在此状态下密封性良好.当飞机在地面发动试车时,主机轮处于刹车状态,主缓冲支柱受强侧向力作用向下压缩,活塞杆外表面带动胶圈旋转,当胶圈与活塞杆的密封面由180°方向转到45°方向(磨损位置)时,胶圈与活塞杆密封面的单边压盈量只有0.1 mm,在缓冲支柱内腔高压气体作用下,15号航空液压油瞬时向外喷射,但此时立即停止试车,缓冲支柱活塞杆迅速伸张,即恢复正常的胶圈压缩量,漏油故障随即消失.

该故障出现在已使用一定时间的检修产品上,修理中目前已知手段不能发现该故障,具有极大的隐藏性,试飞前的地面试车,成为发现该故障的最后关口.

3 改进的方向和建议

由上述内容可以看出,不能检测出停放时的渗漏,主要原因是检测方法的灵敏度不够,内场在规定的检测压力、检测时间内(甚至超过规定时间数倍以上)不能检测出渗漏,附件在外场装机自然停放条件下,由于温度、环境发生变化,其渗漏故障逐渐显现出来,但此类故障一般危害性不大,降低此类故障率的手段是采用具有相对较高检漏灵敏度的技术,这可能会带来密封技术的变革.

运动和脉动损伤漏油,其故障更具隐藏性,危害相对更大,首先应从装配过程去控制第一手工作质量来降低风险,其次外场维护和监控也很重要,有时微小的渗漏是重大故障的先兆.可以看出,目前的检漏技术需要从提高检测灵敏度,或更加真实地模拟装机使用状态去改进,缩短隐患显性化的过程,以适应快速发展的航空修理需要.先进的检漏技术与传统检漏手段相比,最大优势在于其对渗漏故障能够实现量化检测.实验表明,渗油的临界漏率是1X10-6Pa.m3/s,氦质谱检漏技术可以检出10-10~10-6Pa.m3/s的漏孔,在检漏时把控制标准提高到1X10-7Pa.m3/s,这就是预置密封性能指标余量,可以保证在使用期内不发生漏油故障.航天工业就是通过类似的技术保证航天器的密封可靠性,这对航空工业检漏技术的发展有极大的借鉴意义.

唐斌(1963-),男,安徽芜湖人,本科学历,高级工程师,主要研究方向为航空装备再制造.

〔编辑:刘晓芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.150

2095-6835(2017)22-0150-02