飛機液壓系統(tǒng)裝配中油液污染度控制方法的分析

王 娜，王曉東，胡雅玲，范 昱，馮 彬

（中航工業(yè)洪都，江西南昌330024）

0 引言

現(xiàn)代飛機融合了多項現(xiàn)代航空技術(shù)，飛機結(jié)構(gòu)及航電、飛控、機電、環(huán)控、燃油、液壓等重要子系統(tǒng)均采用了新概念的設(shè)計，飛機液壓系統(tǒng)已越來越多地采用伺服器機構(gòu)，液壓系統(tǒng)工作油液的污染度也越來越受到各方面的高度重視。據(jù)國內(nèi)統(tǒng)計資料顯示，在飛機液壓系統(tǒng)中，約有70%～80%的故障與液壓系統(tǒng)污染有關(guān)；另據(jù)國外統(tǒng)計資料顯示，由液壓系統(tǒng)活動零件自然磨損而產(chǎn)生的污染物污染占20%，由液壓系統(tǒng)污染而引起的飛機失事約占90%[1]，因此，應(yīng)保持成、附件和管路污染度，有效降低和控制液壓系統(tǒng)的污染，以確保各種液壓成、附件及整個系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，同時，還要增強液壓系統(tǒng)工作油液的污染防護意識，分析油液污染根源及其危害，尋求解決、控制的措施，以保證飛機飛行安全及提高用戶滿意度。

1 液壓系統(tǒng)油液污染物的分類

液壓系統(tǒng)工作油液污染物，按其類型可分為固體、液體和氣體三種形式。

1）固體顆粒主要由剝落物、膠質(zhì)、金屬粉末、空氣中帶來的粉塵、砂子、研磨粉、沉積物和纖維等組成。

2）液體污染物主要指水分、清洗液及其它種類的油液。

3）氣體污染物則主要指空氣。

2 液壓系統(tǒng)油液污染物的來源

液壓系統(tǒng)的污染源主要有固有污染物、外部侵入污染物和內(nèi)部生成污染物。

2.1 固有污染物

固有污染物是指液壓系統(tǒng)或附件在制造、裝配過程中遺留在液壓系統(tǒng)或附件內(nèi)部及未使用工作油液內(nèi)的污染物，如液壓油箱、散熱器、作動筒、電磁閥、液壓導(dǎo)管等。這些液壓元件在使用前雖經(jīng)清洗，但未清洗干凈而殘留下來，造成液壓工作油液的污染。由于液壓元件在出廠或裝機前都必須經(jīng)過清洗和檢驗，污染可以降到最低但無法避免。

2.2 外部侵入污染物

外部侵入污染物主要是指環(huán)境中的污染物 （空氣、塵埃、水滴等）通過一切可能的侵入點侵入系統(tǒng)，造成液壓工作油液污染。

環(huán)境中的污染如灰塵、棉絨纖維等，通過運動中的活塞桿、柱塞侵入液壓工作油液。

加油車不干凈，加油時污染物隨液壓工作油液一起進入系統(tǒng)。

排故和維護時不慎混入的棉絨、塵埃等。

2.3 內(nèi)部生成污染物

主要是由內(nèi)部磨損和油液質(zhì)變劣化而生成的固體顆粒。這些顆粒在磨損過程中被加工硬化，一般比原來的金屬基體表面硬，這種顆粒在液壓系統(tǒng)中會造成磨損連鎖反應(yīng)。包括：液壓泵、液壓閥等元件正常磨損所產(chǎn)生的金屬微粒，橡膠密封件磨損或破壞所形成的橡膠顆粒，過濾器的濾芯和膠管破壞等產(chǎn)生的脫落物，剝落的油漆或涂料碎渣，液壓工作油液氧化后所形成的膠狀沉淀物及液壓工作油液中的水電化學(xué)反應(yīng)所引起的金屬銹蝕等。

3 液壓系統(tǒng)油液污染的危害

液壓系統(tǒng)工作油液污染后，極易造成液壓系統(tǒng)的失效，從失效形式上可分為三種：突發(fā)性失效、間歇性失效、退化性失效。但無論何種失效形式都給飛行安全造成很大的隱患。

3.1 突發(fā)性失效

液壓元件中進入了大顆粒硬質(zhì)污染物，使相對零部件卡死，從而引起突發(fā)性失效。例如顆粒使液壓泵柱塞卡死、使電磁閥閥芯不能完全關(guān)閉或打開、使滑閥的控制節(jié)流孔被堵住等，均會使得液壓元件的功能突然失效。

3.2 間隙性失效

間歇性失效是由于液壓油中的顆粒污染物妨礙了閥座的正確回位所致。例如，顆粒進入了閥座，不能長久嵌入閥座，當(dāng)閥工作時，閥口不能達到正確的位置，顆粒從閥口開起處被沖走，以后間隔不同的時間重復(fù)該過程，出現(xiàn)了液壓元件正常工作與不正常工作的間歇現(xiàn)象。

3.3 退化性失效

退化性失效是液壓元件長期受顆粒的磨損、腐蝕、氣蝕、混氣、沖刷磨損或表面疲勞的結(jié)果。以上各種因素造成的每一種情況都會使元件減低其效率或精度，結(jié)果將導(dǎo)致液壓元件突發(fā)性失效。例如：泵的運動零件間的間隙逐漸增大，使顆粒雜質(zhì)嵌入間隙中，造成卡死失效。

4 液壓系統(tǒng)油液污染的防控措施

飛機液壓系統(tǒng)的污染度控制，就是保證飛機液壓系統(tǒng)成附件在容許的污染度下，能夠在使用壽命期內(nèi)可靠的工作，它貫穿于液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造、裝配、使用和維護等整個過程。污染度控制設(shè)計，是使液壓系統(tǒng)具有固有污染控制能力和良好抗污染特性的根本保證，設(shè)計污染度控制應(yīng)把握系統(tǒng)污染生成少、外來污染侵入少、油濾凈化效率高和清除液壓系統(tǒng)污染方法有效等原則[2]。制造階段的污染度控制，必須貫穿于液壓系統(tǒng)和成附件的生產(chǎn)、組裝、總裝、調(diào)試和交付的全過程。要降低污染度，就是盡可能的切斷污染物的來源。因此，對飛機液壓系統(tǒng)工作油液污染度控制，必須在裝配車間的措施中提出一般指導(dǎo)原則。

4.1 環(huán)境要求

1）液壓系統(tǒng)安裝、清洗、調(diào)試現(xiàn)場必須整潔，地面與墻壁應(yīng)是光滑不易藏灰和起灰塵的表面，各角落不存在自然污染源，地面與墻壁清掃應(yīng)無塵,無多余物。

空氣溫度與濕度應(yīng)符合要求。

2）液壓系統(tǒng)安裝、清洗、調(diào)試現(xiàn)場不允許存在引起環(huán)境污染的作業(yè)，如鉆孔、鉚接、修銼等。

3）液壓系統(tǒng)安裝、清洗、調(diào)試現(xiàn)場不應(yīng)有與工作無關(guān)的多余物，飛機結(jié)構(gòu)內(nèi)部不允許有多余物。

4.2 工藝裝備與工具

1）工藝裝備是指清洗、試驗、加油等工藝設(shè)備。設(shè)計與采購設(shè)備時，就應(yīng)采取措施，以保證其具有足夠的自凈化和防止污染侵入的能力，使其固體污染度高于飛機液壓系統(tǒng)污染度等級。

2）在設(shè)計工藝裝備設(shè)備中，應(yīng)充分考慮設(shè)備的表面處理層與空氣接觸的表面在壽命期內(nèi)應(yīng)無銹蝕、銹斑，無脫落金屬和脫落非金屬顆粒；用于擦拭工藝裝備的消耗件、抹布應(yīng)是低顆粒、四周卷邊縫合、潔凈的織物，其纖維不易斷碎。

4.3 人員及衣著、行為規(guī)范

從事飛機液壓系統(tǒng)安裝、清洗、試驗、使用的人員，均應(yīng)經(jīng)過污染度控制的專業(yè)培訓(xùn)，掌握和理解污染度控制的方法。

人員行為、動作要規(guī)范，人員工作時雙手應(yīng)無任何污染物，避免工作行為與動作引起的污染。

人員衣著、穿戴要規(guī)范，不允許戴易脫落纖維和引起污染的手套，工作鞋應(yīng)由專業(yè)場所保管定期清洗，避免異物帶入工作場所引起污染。

4.4 裝機成、附件的控制要求

對需要做裝機前試驗的液壓系統(tǒng)成附件，必須在高于成附件工作的液壓工作油液中進行試驗，試驗后應(yīng)將接口用潔凈的封嚴(yán)物封裝嚴(yán)密，以減少內(nèi)部生成污染物的可能性。

導(dǎo)管、附件等制造完成后，必須使用高于導(dǎo)管、成附件工作的工作油液進行清洗，然后用潔凈的封嚴(yán)物包封各接管嘴。

液壓系統(tǒng)安裝時，才允許打開導(dǎo)管、成附件各接管嘴的封嚴(yán)物，封嚴(yán)物應(yīng)妥善保管。

4.5 清潔要求

據(jù)統(tǒng)計，系統(tǒng)各元件在制造、裝配、調(diào)試和系統(tǒng)試驗時產(chǎn)生的污染物數(shù)量占液壓系統(tǒng)污染物總數(shù)的50﹪以上。因此，在工作的各個階段進行系統(tǒng)清洗是必不可少的步驟，步驟應(yīng)設(shè)計合理避免重復(fù)清洗，共分為三個階段：第一階段：成、附件和導(dǎo)管的清洗；第二階段：系統(tǒng)管路清洗；第三階段：系統(tǒng)循環(huán)工作清洗[3]。

4.5.1 成、附件和導(dǎo)管的清洗

成、附件和導(dǎo)管在裝機之前都進行了油封保存，裝機時必須清洗，在清洗之前，首先應(yīng)了解成附件和導(dǎo)管將工作在污染度為多少等級的系統(tǒng)中，然后確定用多少等級的液體進行清洗，液體應(yīng)是不易氧化和不會產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)，防止引起不必要的再次污染；必須嚴(yán)格控制清洗方法、清洗壓力和流量以及清洗時間，以確保成、附件和導(dǎo)管污染度達到等級的要求。

成附件和導(dǎo)管的清洗是在系統(tǒng)裝配時或成附件和導(dǎo)管做裝機前試驗時進行，但成附件和導(dǎo)管存放周期要適當(dāng)。

4.5.2 系統(tǒng)管路清洗

在大的液壓系統(tǒng)管路進行清洗時，應(yīng)注意合理的分成多個子系統(tǒng)進行清洗，子系統(tǒng)要便于清洗，利于提高污染度要求，防止子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的污染。

子系統(tǒng)清洗應(yīng)盡量控制子系統(tǒng)內(nèi)的成附件運動，避免成附件運動磨損形成的再次污染，選好子系統(tǒng)的進油口和回油口，選好油慮在子系統(tǒng)的位置和油慮級別以及油慮更換的時間。

同樣，在清洗之前，首先應(yīng)了解子系統(tǒng)工作在多少污染度等級的系統(tǒng)中，然后確定用多少等級的液體進行清洗，液體應(yīng)是不易氧化和不會產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)，防止引起不必要的再次污染，須確定清洗方法、清洗壓力和流量及清洗時間，將子系統(tǒng)各處清洗干凈，并進行取樣檢查，以確保子系統(tǒng)污染度達到等級的要求。

4.5.3 整個系統(tǒng)的循環(huán)工作清洗

系統(tǒng)管路清洗完畢合格后，才能進行整個液壓系統(tǒng)的循環(huán)工作清洗。

在清洗中應(yīng)掌握液壓系統(tǒng)工作原理，分清在整個液壓系統(tǒng)中各個子液壓系統(tǒng)工作步驟、每個步驟中有哪些成附件工作、工作多長時間或多少次數(shù)及哪些成附件容易產(chǎn)生磨損引起再次污染，并根據(jù)工作時間或次數(shù)以及成附件容易產(chǎn)生磨損引起再次污染的程度，決定清洗的次數(shù)或時間，同時，還應(yīng)根據(jù)各子液壓系統(tǒng)共同管路的相互污染決定如何避免其污染。

清洗液污染等級應(yīng)高于液壓系統(tǒng)工作液體的污染等級，以保證液壓系統(tǒng)對污染度的要求。

在整個液壓系統(tǒng)清洗中，選取子液壓系統(tǒng)檢查取樣點也是十分關(guān)鍵的，工作液體取樣檢查點決定了液壓系統(tǒng)是否能達到污染度等級，其選取原則是：液體運動相對速度較低處、系統(tǒng)工作點最低處及系統(tǒng)中最有可能存儲污染物處。

4.5.4 裝配中排故時應(yīng)注意事項

若在整個液壓系統(tǒng)的清洗過程中，某些導(dǎo)管及成附件出現(xiàn)故障時，需進行維護更換，更換的成附件、導(dǎo)管應(yīng)保證污染度等級，并根據(jù)需要進行相應(yīng)的清洗。

4.5.5 總體要求

飛機液壓系統(tǒng)裝配過程中污染度控制是一項系統(tǒng)工程，需各環(huán)節(jié)對各自的成附件、導(dǎo)管把緊污染度等級關(guān)，將污染度合格的成附件、導(dǎo)管送交裝配車間，確定科學(xué)的清洗方案，以保證液壓系統(tǒng)的污染度等級，保證液壓元件在整個系統(tǒng)中的可靠性和使用壽命，提高飛機的安全性，提升用戶的滿意度。

5 結(jié)論

污染度的控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須認真對待污染度問題，在準(zhǔn)確控制污染度等級后，裝配車間才能制定方案，準(zhǔn)確把握清洗時間、次數(shù)及清洗液等級，以確定可能再次造成的污染源、取樣點及子系統(tǒng)與整個液壓系統(tǒng)的關(guān)系，將液壓系統(tǒng)清洗干凈，保證整個液壓系統(tǒng)在壽命期內(nèi)達到污染度等級。

[1]俞啟榮.液壓傳動.北京:機械工業(yè)出版社.1990.

[2]張劍磁.液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的污染分析與控制污染的措施《工業(yè)安全與防塵》.2000(7):14-17.

[3]GFL15_290001.高級教練機液壓氮氣系統(tǒng)清洗和調(diào)試技術(shù)規(guī)范.2011,D.