某型飛機(jī)液壓、冷氣管道常見故障及維護(hù)

魏華凱，李　玲，于　潔，趙宏強(qiáng)

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)，山東 青島 266041)

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某型飛機(jī)液壓、冷氣管道常見故障及維護(hù)

魏華凱，李玲，于潔，趙宏強(qiáng)

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)，山東 青島 266041)

摘要：軍用飛機(jī)的液壓、冷氣導(dǎo)管分布廣，數(shù)量眾多，是飛機(jī)管路系統(tǒng)的重要組成部分。導(dǎo)管的破裂會導(dǎo)致所在系統(tǒng)發(fā)生故障或失效，危及飛機(jī)的安全，由于管路失效造成的故障約占該系統(tǒng)故障的30%。通過對某型飛機(jī)液壓、冷氣金屬導(dǎo)管破裂的資料進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)導(dǎo)管的磨損、破裂是在受到了強(qiáng)烈振動、腐蝕或機(jī)械損傷后發(fā)生的。針對上述情況，從管路特點，常見故障分析、排除及維護(hù)等方面進(jìn)行了討論，為基層部隊該型飛機(jī)液壓、冷氣導(dǎo)管的維護(hù)保障提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；管路；維護(hù)

在軍用飛機(jī)的液壓、冷氣系統(tǒng)中，液壓(冷氣)導(dǎo)管用于輸送高壓油液(冷氣)，管接頭用于導(dǎo)管與導(dǎo)管、導(dǎo)管與各種附件之間的連接，可用于輸送各種氣體、液體，并分別在高壓、中壓和低壓狀態(tài)下工作，因此，導(dǎo)管在飛機(jī)上猶如人的血管，若導(dǎo)管破裂，輕則影響戰(zhàn)斗訓(xùn)練任務(wù)的完成，重則導(dǎo)致機(jī)毀人亡[1]。

通過對某型飛機(jī)液壓、冷氣管道故障進(jìn)行統(tǒng)計，導(dǎo)管磨損失效故障隨飛機(jī)飛行時間的增長而增加，而當(dāng)飛行時間為300～400 h時，故障發(fā)生率最高，占44.6%。其中，因磨損深度超過標(biāo)準(zhǔn)或已磨穿而更換的金屬導(dǎo)管占42%，磨損深度雖未超標(biāo)但作為排故處理的占57%。這些易磨損的管道主要分布在機(jī)身的26～30框左、右兩側(cè)及主起落架艙內(nèi)。其中，更換的冷氣導(dǎo)管占35%，油箱增壓導(dǎo)管占20.6%，液壓回油導(dǎo)管占18.5%。從磨損方式看，金屬導(dǎo)管與固定機(jī)件磨損占85.8%，與運(yùn)動部件磨損占14.1%。

1航空液壓、冷氣管路的特點

液壓系統(tǒng)所有附件都依靠液壓導(dǎo)管和管接頭進(jìn)行連接，將高壓液壓油從油泵輸送到執(zhí)行元件，再從執(zhí)行元件引回油箱形成封閉的回路，構(gòu)成一個完整的液壓系統(tǒng)。航空液壓導(dǎo)管和管接頭的質(zhì)量約占液壓系統(tǒng)總質(zhì)量的30%～35%，幾乎分布于飛機(jī)機(jī)體的各個部位上。其具有下述3個特點。

1)管道長，彎曲多。執(zhí)行附件分布在飛機(jī)各處，導(dǎo)致航空液壓管路較長，并且由于空間緊張，隨結(jié)構(gòu)件布置而彎曲。

2)環(huán)境振動大。飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)的工作環(huán)境十分惡劣，柱塞泵及各種管路都暴露在發(fā)動機(jī)造成的強(qiáng)大機(jī)械振動與噪聲中。

3)支承剛度低、管壁薄。航空液壓管路的管夾一般布置在各種結(jié)構(gòu)板上，其強(qiáng)度比一般液壓系統(tǒng)支承剛度低。航空液壓管路出于減重考慮，管壁較薄。

2液壓、冷氣管道常見故障分析

液壓、冷氣導(dǎo)管在飛機(jī)上的連接，多為喇叭口式連接，這種連接接頭是將導(dǎo)管端部壓制成喇叭口形，再利用聯(lián)接螺帽和襯套使喇叭口與接管嘴錐面壓緊而密封。

本文從振動、機(jī)械損傷以及腐蝕等三方面來分析導(dǎo)管磨損、破裂的原因。

2.1振動導(dǎo)致導(dǎo)管破裂

根據(jù)引起振動的原因，引起導(dǎo)管損傷的振動大致分為兩類：彎曲振動和徑向振動[2]。

2.1.1彎曲振動引起導(dǎo)管破裂

圖1　彎曲振動導(dǎo)管裂紋部位

液壓、冷氣導(dǎo)管彎曲振動的現(xiàn)象和琴弦的振動相似，導(dǎo)管受到反復(fù)的彎曲作用，在其橫截面內(nèi)會產(chǎn)生周期性變化的拉伸和壓縮應(yīng)力。如果振動嚴(yán)重，導(dǎo)管的薄弱部分就會逐漸出現(xiàn)疲勞裂紋。導(dǎo)管由于彎曲振動而產(chǎn)生的疲勞裂紋是沿圓周方向的，并且是從外壁開始逐步向內(nèi)發(fā)展。出現(xiàn)裂紋的部位通常在導(dǎo)管固定處和連接接頭附近(見圖1)。

2.1.2徑向振動導(dǎo)致導(dǎo)管破裂

圖2　徑向振動導(dǎo)管裂紋部位

液壓、冷氣導(dǎo)管的徑向振動是由于管內(nèi)流體的壓力脈動引起的。在管內(nèi)壓力作用下，導(dǎo)管沿直徑方向會產(chǎn)生徑向變形，如果管內(nèi)壓力發(fā)生周期性變化，則導(dǎo)管的徑向變形也會產(chǎn)生周期性變化，即產(chǎn)生徑向振動。當(dāng)壓力脈動的頻率和幅度很大時，導(dǎo)管就容易出現(xiàn)縱向的疲勞裂紋(見圖2)。這種裂紋出現(xiàn)在導(dǎo)管剛度變化較大的地方，如靠近接頭或套管的部位[3]。

2.2機(jī)械損傷導(dǎo)致導(dǎo)管磨損、破裂

導(dǎo)管的機(jī)械損傷主要包括壓傷、劃傷和磨損等，通常是由于加工不當(dāng)、安裝或固定不正確造成的。其中，金屬導(dǎo)管的磨損較為突出，某型飛機(jī)在飛行300～400 h時，導(dǎo)管磨損最大，主要發(fā)生在機(jī)身中部兩側(cè)及主起落架艙內(nèi)。

2.2.1導(dǎo)管機(jī)械磨損形式

導(dǎo)管磨損形式主要有2種：1)導(dǎo)管與周圍導(dǎo)管、機(jī)件、集體等固定部件發(fā)生的振動磨損，當(dāng)飛機(jī)飛行、地面試車及牽引過程中引起導(dǎo)管產(chǎn)生一定頻率的振動位移，造成相互間的磨損，若導(dǎo)管產(chǎn)生共振，則振動位移大大加劇，從而使得磨損加快；2)導(dǎo)管與運(yùn)動部件發(fā)生的運(yùn)動磨損，即導(dǎo)管安裝在運(yùn)動部件附近，由于間隙太小，當(dāng)運(yùn)動部件工作時容易與導(dǎo)管發(fā)生摩擦，當(dāng)運(yùn)動部件停止工作時，又會與導(dǎo)管發(fā)生振動磨損。

2.2.2造成導(dǎo)管磨損的原因

造成導(dǎo)管磨損的主要原因如下。

1)機(jī)體振動較強(qiáng)。某型飛機(jī)屬于高超音速飛機(jī)，機(jī)體設(shè)計單薄，雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，機(jī)體振動較強(qiáng)，容易引起導(dǎo)管固定卡箍松動或振落，進(jìn)而形成更強(qiáng)振動磨損，使得導(dǎo)管失效。

2)導(dǎo)管與周圍機(jī)件間隙過小。由于某型飛機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)管安裝空間狹小，有些導(dǎo)管布局、走向不合理；加上在安裝時，導(dǎo)管變形或固定卡箍的松緊度不合適，都會使得導(dǎo)管與機(jī)體及其他機(jī)件間隙過小甚至無間隙，造成管道磨損嚴(yán)重。

3)導(dǎo)管支承點設(shè)置不合理。由于導(dǎo)管的固定卡箍松動、拆除或飛掉等，使得相鄰2個支承卡箍距離較遠(yuǎn)，極易產(chǎn)生振幅較大的彎曲振動，從而與周圍機(jī)件相互磨擦而損壞。

2.3腐蝕損傷導(dǎo)致導(dǎo)管磨損、破裂

液壓、冷氣導(dǎo)管外表面的腐蝕通常是由于保護(hù)層破損，并沾上水分、油類和塵土而引起的。液壓系統(tǒng)導(dǎo)管內(nèi)壁的腐蝕常常是由于油液不純而引起的。冷氣中的水分和塵土沾附在管道內(nèi)壁上，引起冷氣導(dǎo)管腐蝕。

3防止管道故障的維護(hù)措施

飛機(jī)金屬導(dǎo)管由于受到振動、機(jī)械損傷及腐蝕的作用，特別容易在導(dǎo)管連接接頭的端部、導(dǎo)管卡箍固定點、導(dǎo)管的彎曲部位、受到外部損傷處出現(xiàn)裂紋或斷裂故障。因此，在維護(hù)工作中應(yīng)加強(qiáng)對這些重點部位的液壓、冷氣導(dǎo)管檢查，一旦發(fā)現(xiàn)破損及裂紋應(yīng)立即進(jìn)行更換；同時，應(yīng)根據(jù)發(fā)生管道磨損或破裂故障的原因，提出相應(yīng)的維護(hù)措施。

3.1防止振動的措施

飛機(jī)上液壓、冷氣導(dǎo)管大都采用固定夾子固定，在日常維護(hù)過程中固定位置不能隨意改變。因為導(dǎo)管固定夾子間的距離對導(dǎo)管彎曲振動的固有頻率有影響，如果隨意取消某些固定夾子或移動其位置，就會使導(dǎo)管的固定頻率發(fā)生變化，增加了產(chǎn)生共振的可能性。

在安裝時，固定夾子上的橡皮墊不應(yīng)擰得過緊。實踐證明，固定夾子上裝有橡皮墊，可大大減輕導(dǎo)管的振動，但如果固定過緊，橡皮墊的減振效果會變差。

維護(hù)中應(yīng)注意保持導(dǎo)管的截面形狀，其橢圓度不應(yīng)超過規(guī)定值，并防止液壓、冷氣導(dǎo)管壓扁或出現(xiàn)壓坑現(xiàn)象。

3.2防止液壓、冷氣導(dǎo)管機(jī)械損傷的措施

安裝時應(yīng)保持間隙適當(dāng)，松緊適度，以防止機(jī)械損傷。安裝液壓、冷氣導(dǎo)管時，應(yīng)使導(dǎo)管與附件、導(dǎo)管與導(dǎo)管之間保持適當(dāng)?shù)拈g隙，且松緊適度。如果導(dǎo)管在安裝時已與其他附件或?qū)Ч芙佑|(或靠得很近)，振動時，就會與其他附件磨擦。若導(dǎo)管固定得太緊，會使固定處的導(dǎo)管截面變形，甚至將導(dǎo)管壓壞；若導(dǎo)管固定得太松，則其振動時會與固定夾子相互摩擦。導(dǎo)管受到磨擦?xí)r，輕則外表保護(hù)層磨損，重則管壁磨薄，甚至磨穿。在間隙過小處，導(dǎo)管外面應(yīng)加裝人造革保護(hù)套，以免導(dǎo)管在振動時和其他機(jī)件相互磨擦。

飛機(jī)相關(guān)規(guī)程規(guī)定，各系統(tǒng)的導(dǎo)管與導(dǎo)管(或其他機(jī)件)之間的間隙≥2 mm，高壓導(dǎo)管磨傷深度≤0.2 mm，低壓導(dǎo)管磨傷深度≤0.5 mm。

3.3防止導(dǎo)管腐蝕的措施

在日常維護(hù)中，應(yīng)注意導(dǎo)管保護(hù)層的完整和外表清潔，保持油液清潔，避免空氣、塵土和其他雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，減小對導(dǎo)管的腐蝕[4]。

3.3.1導(dǎo)管外表的腐蝕檢查

由于外表面保護(hù)層破損極易發(fā)生腐蝕，如該型飛機(jī)副翼電磁開關(guān)回油導(dǎo)管就曾因在磨損處被腐蝕穿孔而大量漏油，因此，應(yīng)注意保持導(dǎo)管保護(hù)層的完整和導(dǎo)管外表的清潔。由于固定夾子處不易保持清潔，導(dǎo)管和保護(hù)層破損也不易被發(fā)現(xiàn)，因此維護(hù)中應(yīng)特別注意對這些部位檢查。

3.3.2液壓、冷氣導(dǎo)管內(nèi)壁腐蝕防護(hù)

如果液壓油液中混有固體污染物、空氣和水分等，則會加快導(dǎo)管內(nèi)壁的腐蝕；因此，應(yīng)注意保持油液的清潔，避免空氣、塵土和水分進(jìn)入系統(tǒng)。防止冷氣導(dǎo)管腐蝕，充氣前一定要放盡冷氣瓶中的水分，盡量避免水分和塵土進(jìn)入系統(tǒng)。

4結(jié)語

軍用飛機(jī)的液壓、冷氣導(dǎo)管分布廣，數(shù)量眾多。據(jù)資料統(tǒng)計，由于管路和軟管失效造成的故障在各型飛機(jī)的液壓冷氣系統(tǒng)故障中約占35%，屬于飛機(jī)附件中最薄弱的環(huán)節(jié)。在日常維護(hù)中應(yīng)特別注意由于振動、機(jī)械損傷以及腐蝕造成的導(dǎo)管裂紋、漏油等故障；在飛機(jī)定檢及大修時，應(yīng)對液壓、冷氣系統(tǒng)的各處導(dǎo)管進(jìn)行仔細(xì)排查。根據(jù)維護(hù)經(jīng)驗，注意檢查導(dǎo)管有無特殊可疑情況，如有故障隱患，應(yīng)提前在地面排除。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉紅. 飛機(jī)液壓導(dǎo)管開裂分析[J].失效分析與管路，2009，4(4):229-233.

[2] 高峰. 飛機(jī)液壓系統(tǒng)泵—管路振動特性研究[D]. 杭州:浙江大學(xué)，2013.

[3] 周紅,劉永壽,邵小軍,等.飛機(jī)液壓管路沖擊響應(yīng)分析[J].航空計算技術(shù)，2007,40(4)：1-3.

[4] 宋東,周建民,王彥文. 基于模型的飛機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測控技術(shù)，2011,30(4): 43-46,50.

責(zé)任編輯鄭練

Fault Analysis and Maintenance of Hydraulic Air-conditioning Ducts in a Certain Type of Aircraft

WEI Huakai, LI Ling, YU Jie, ZHAO Hongqiang

(Qingdao Branch, Naval Aeronautical Engineering Institute, Qingdao 266041, China)

Abstract：As an important part of the piping system, military aircraft hydraulic air-conditioning ducts are numerous and widely distributed in the certain type of aircraft. The rupture of ducts can lead to system faults or failures, which would also affect the flight safety. It is reported that the accidents caused by pipeline failures account for about 30% of the piping system faults. It is discovered that the strong vibration, corrosion, or mechanical damage might contribute to the most of the wear and tear of the pipeline through the statistical analysis of the data about the rupture of hydraulic air-conditioning metal ducts in a certain type of aircraft. Moreover, the pipeline character, common faults, troubleshooting, and maintenance strategy are discussed. It also provides references for grassroots military units during their maintenance and support of the hydraulic and air-conditioning ducts in a certain type of aircraft.

Key words:hydraulic, piping system, maintenance

收稿日期：2015-08-04

作者簡介：魏華凱(1969-)，男，副教授，碩士，主要從事航空裝備維修技術(shù)的教學(xué)與科研等工作。

中圖分類號：TB 42

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B