軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染危害及控制

唐有才，鄒剛，李國(guó)強(qiáng)

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島266041）

軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染危害及控制

唐有才，鄒剛，李國(guó)強(qiáng)

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島266041）

分析軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染的主要原因及危害，從設(shè)計(jì)、制造、裝配、使用和維修等方面提出預(yù)防措施。

飛機(jī)液壓系統(tǒng)；污染；控制

0 引言

隨著新型軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)不斷向高壓、高溫和大流量方向發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)附件的可靠性、油液清潔度以及工作環(huán)境的要求更高，液壓附件活動(dòng)配合面間隙越來(lái)越?。ㄈ缢欧y配合間隙只有0.035～0.045 mm），油液污染對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的影響和危害也越來(lái)越大。近3年某新型戰(zhàn)機(jī)578個(gè)機(jī)械故障中有215個(gè)是液壓系統(tǒng)故障，215個(gè)液壓系統(tǒng)故障中有172個(gè)故障是由液壓系統(tǒng)污染引起。由此可見(jiàn)，軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障多，且主要原因是油液污染。

油液污染引起的故障具有危險(xiǎn)性、偶然性和間歇性等特點(diǎn)，對(duì)其控制、分析和排除十分困難。液壓系統(tǒng)是完成飛機(jī)各舵面操縱、起落裝置收放和機(jī)輪剎車等工作的重要裝置，控制液壓系統(tǒng)污染是我軍航空維修工作中亟待解決的重要難題。

1 液壓系統(tǒng)污染物的種類與危害

污染物是指液壓油中存在的對(duì)系統(tǒng)有害的物質(zhì)。軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染物主要有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)3類，其中固態(tài)污染物的危害最為嚴(yán)重。

1.1 固態(tài)污染物危害

液壓油中的固態(tài)污染物會(huì)加速附件的磨損、破壞密封、堵塞管路和節(jié)流孔，并使液壓附件的活動(dòng)配合面卡滯或劃傷。

（1）研磨。含有固態(tài)污染物（顆粒）的液壓油，類似研磨金屬加工面所使用的研磨劑，這些顆粒硬度一般都很高；當(dāng)液壓附件工作時(shí)，夾雜在配合面間的顆粒將會(huì)與金屬表面反復(fù)作用，導(dǎo)致鍍層表面產(chǎn)生開(kāi)裂或小碎片，產(chǎn)生磨削，使配合間隙增大或卡滯不能正常工作，如圖1所示。

（2）吹蝕。固態(tài)污染物隨著高速流動(dòng)的油液不斷“沖刷”著暴露在管道中的附件表面或棱邊，使之不斷遭到磨損性損傷，并使節(jié)流孔的孔徑增大導(dǎo)致調(diào)節(jié)失靈，如圖2所示。

（3）卡滯與堵塞。由于顆粒污染物形狀不規(guī)則，在油壓作用下進(jìn)入附件活動(dòng)配合面之間，導(dǎo)致配合面發(fā)生卡滯或卡死而不能正常工作。

1.2 液態(tài)污染物危害

（1）加速金屬銹蝕，使金屬表面磨損嚴(yán)重。液壓油中的游離水與液壓油互相作用，生成沉淀和腐蝕性物質(zhì)，使油液性能變差，油液表面張力和黏度減小，破壞附在金屬表面的油膜，使?jié)櫥宰儾?，加快金屬表面的磨損和銹蝕。

（2）加速微生物繁衍生息，使油液污染加重。液壓油中水分子是微生物在油液中賴以生存的必要條件，尤其是乳化水能為一些有害細(xì)菌提供生存的環(huán)境；由于微生物能產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而加速了化學(xué)腐蝕過(guò)程，加劇了液壓附件的腐蝕。

1.3 氣態(tài)污染物危害

（1）產(chǎn)生氣穴，引起氣蝕。當(dāng)壓力下降到一定程度時(shí)，溶解在油液中的氣體就會(huì)呈微小氣泡游離出來(lái)懸浮在液體中，氣泡迸入高壓區(qū)受到絕熱壓縮，最后潰滅，使高壓油液以很高速度沖向氣泡中心，互相摩擦和撞擊，使溫度和壓力驟然升高(局部溫度可達(dá)1000℃、壓力可達(dá)80 MPa)；如這種局部撞擊發(fā)生在固體壁上，將加劇附件表面的氧化腐蝕。當(dāng)氣泡進(jìn)入系統(tǒng)傳動(dòng)部件中，則傳動(dòng)動(dòng)作遲緩，甚至出現(xiàn)傳動(dòng)時(shí)快時(shí)慢或爬行現(xiàn)象；氣穴還會(huì)使油泵氣塞，導(dǎo)致供油量迅速下降并使油壓脈動(dòng)加劇。

（2）破壞潤(rùn)滑，加速油液氧化變質(zhì)。油液中的氣體會(huì)使附在零件表面的油膜遭到破壞，減弱油液的潤(rùn)滑性，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面出現(xiàn)粘合磨損；高溫高壓環(huán)境下，氣體還容易造成液壓油氧化變質(zhì)，生成有害的酸性物質(zhì)或膠狀沉淀物，腐蝕液壓附件。

圖1 切削磨損

2 液壓系統(tǒng)污染原因分析

2.1 系統(tǒng)自身抗污染能力不高

目前軍用飛機(jī)大部分采用15號(hào)航空液壓油，沸點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低、潤(rùn)滑性較好、對(duì)金屬腐蝕小及具有機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。但隨溫度升高，液壓油的理化指標(biāo)（如黏度、酸堿值等）下降，特別是當(dāng)混有其他液體和氣體后容易氧化變質(zhì)。另外，在飛機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配等過(guò)程中，由于對(duì)液壓系統(tǒng)污染控制考慮不足，致使系統(tǒng)和附件存納污能力和防污染的能力較差。如飛機(jī)液壓助力器進(jìn)口油濾的孔徑為16 μm，比液壓助力器配油柱塞與襯套的間隙大32倍，無(wú)法有效控制污染。

圖2 沖蝕磨損

2.2 對(duì)污染控制的重要性認(rèn)識(shí)不足

對(duì)系統(tǒng)污染的危害和控制污染重要性的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致一些機(jī)務(wù)人員在拆裝、修理、檢查、排故等實(shí)際工作中不按規(guī)章要求進(jìn)行。如在附件的拆裝、分解和裝配前后不按規(guī)定要求清洗，拆下的液壓附件及管接頭不能及時(shí)包扎好，在檢查系統(tǒng)污染度時(shí)未按規(guī)定程序和要求對(duì)液壓油進(jìn)行采樣和檢測(cè)等，這些是導(dǎo)致目前軍用飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染嚴(yán)重的一個(gè)主要原因。

2.3 對(duì)污染控制的監(jiān)督、管理和落實(shí)不夠

雖然頒布了與液壓系統(tǒng)總規(guī)范GJB638A相協(xié)調(diào)的液壓污染控制標(biāo)準(zhǔn)體系，明確了飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染度驗(yàn)收和控制水平，但由于沒(méi)有專門(mén)負(fù)責(zé)污染控制工作的部門(mén)和人員，缺乏有效的監(jiān)督管理，導(dǎo)致地面液壓設(shè)備、加油用具沒(méi)有專人管理。油料的存放、運(yùn)輸和使用也無(wú)法實(shí)施有效的污染控制。另外，部隊(duì)配發(fā)的一些液壓保障設(shè)備也不能滿足污染控制要求，如配發(fā)的地面油泵車僅裝有1個(gè)粗油濾；配發(fā)的油液污染度測(cè)試儀功能單一，只能檢測(cè)出固態(tài)污染物；沒(méi)有配發(fā)液壓清洗車，無(wú)法對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行有效清洗，這些是造成系統(tǒng)污染的又一個(gè)主要原因。

3 液壓系統(tǒng)污染控制

3.1 系統(tǒng)抗污染設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮便于污染的監(jiān)控和排除，合理選擇和設(shè)置過(guò)濾裝置，最大限度地減少、消除污染源，將污染水平控制在允許的范圍內(nèi)。

（2）在選材（密封件及膠管）和選元器件時(shí)考慮與工作介質(zhì)的化學(xué)相容性，盡量選擇污染度低而耐污染能力強(qiáng)的液壓元件。

（3）建立附件、部裝、試飛等測(cè)試控制分站，將污染控制向輔機(jī)廠延伸，不斷提高控制水平，減少外部進(jìn)入污染。

（4）各類自制和外購(gòu)液壓元件在裝入系統(tǒng)前，必須對(duì)元件和系統(tǒng)進(jìn)行清洗，測(cè)試判定污染度合格后方可裝入系統(tǒng)，并清除加工和組裝過(guò)程中殘留的污染物。

3.2 提高對(duì)污染控制的認(rèn)識(shí)

（1）加強(qiáng)維修人員“6項(xiàng)素質(zhì)”和“3負(fù)責(zé)”的教育，提高責(zé)任心，把“負(fù)責(zé)”精神貫徹于每項(xiàng)機(jī)務(wù)工作中。

ICP-MS法同時(shí)測(cè)定益中生血片中12種微量元素的含量…………………………………………………… 高連叢等（22）：3088

（2）加強(qiáng)專業(yè)培訓(xùn)，尤其是要加強(qiáng)對(duì)油液污染檢測(cè)專業(yè)人員隊(duì)伍建設(shè)和培養(yǎng)，不斷提高他們的業(yè)務(wù)水平，使每個(gè)機(jī)務(wù)人員掌握污染控制的知識(shí)、方法和手段，充分了解污染物的危害，增強(qiáng)防污意識(shí)，明確污染控制工作的重要性、艱苦性和長(zhǎng)期性。

（3）加強(qiáng)對(duì)規(guī)定、規(guī)程和細(xì)則等機(jī)務(wù)法規(guī)的學(xué)習(xí)，尤其是有關(guān)污染控制標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的學(xué)習(xí)，使之在機(jī)務(wù)工作中一切按規(guī)章制度辦事，養(yǎng)成良好的機(jī)務(wù)作風(fēng)，培養(yǎng)防污染的自覺(jué)性。

（4）建議上級(jí)有關(guān)部門(mén)編印污染控制方面的教育材料，尤其是編印部隊(duì)液壓系統(tǒng)污染導(dǎo)致的典型故障和飛行安全的事例，增強(qiáng)教育效果。在提高認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，把預(yù)防液壓系統(tǒng)污染的每一項(xiàng)措施，變成每一個(gè)機(jī)務(wù)人員的自覺(jué)行動(dòng)，減少和避免液壓系統(tǒng)的污染。

3.3 把好“五關(guān)”，使污染控制落到實(shí)處

（1）把好“油料加添關(guān)”。加入液壓系統(tǒng)、附件和保障設(shè)備的液壓油必須符合規(guī)定的污染度要求，各種化驗(yàn)、批準(zhǔn)手續(xù)齊全，不能認(rèn)為新油就是干凈油而不檢查、不過(guò)濾；加添液壓油時(shí)要用專用的加油設(shè)備，加油器具應(yīng)由良好的防塵和過(guò)濾裝置，每次使用前都要注意檢查加油器具是否清潔。

（2）把好“拆裝關(guān)”。在維修活動(dòng)中，拆裝液壓系統(tǒng)導(dǎo)管、附件比較頻繁，要嚴(yán)格按規(guī)定對(duì)所拆的附件、導(dǎo)管用玻璃紙或蠟紙進(jìn)行包扎，拆裝前要清洗附件周圍，防止臟物進(jìn)入系統(tǒng)；更換的導(dǎo)管要用汽油清洗干凈，并用冷氣吹干后方可裝機(jī)。

（3）把好“修理關(guān)”。機(jī)務(wù)人員必須在修理全過(guò)程中都要采取有效的污染控制措施，即在分解附件前要清洗附件外表，內(nèi)部修理后一定要清洗干凈，避免附件在分解、裝配、調(diào)整和試驗(yàn)等一系列維修活動(dòng)中混入污染物。

（4）把好“地面設(shè)備使用關(guān)”。檢查液壓保障設(shè)備是否滿足使用要求，并嚴(yán)格管理制度和操作規(guī)程，使其處于良好可用狀態(tài)；地面油泵車的導(dǎo)管要有堵頭，使用前要檢查是否清潔，并清洗連接導(dǎo)管的接頭；液壓試驗(yàn)臺(tái)與油泵車的油濾要定期進(jìn)行清洗、檢查和更換。

（5）把好“監(jiān)控關(guān)”。機(jī)務(wù)人員不僅要經(jīng)常、仔細(xì)檢查油液污染狀況，還要加強(qiáng)對(duì)污染控制的研究分析，不斷改進(jìn)污染監(jiān)控的方法和手段，以便對(duì)污染實(shí)施有效控制。另外，對(duì)污染嚴(yán)重的系統(tǒng)清洗合格后，必須加強(qiáng)監(jiān)控，若在20飛行小時(shí)之內(nèi)系統(tǒng)又有嚴(yán)重污染或油濾污染指示器提前指示，則應(yīng)立即再次采樣檢測(cè)，如檢測(cè)結(jié)果高出控制水平，則應(yīng)視為異常情況，應(yīng)查明原因、排除故障，直至合格為止；并在再次飛行后應(yīng)立即進(jìn)行采樣檢測(cè)，并加大污染監(jiān)控的密度。

3.4 采取有效措施，做到標(biāo)本兼治

（1）建立完善的監(jiān)督管理制度，實(shí)行崗位責(zé)任制，對(duì)機(jī)務(wù)人員維修工作進(jìn)行有效的監(jiān)督和檢查，力爭(zhēng)使控制污染的各項(xiàng)規(guī)定和要求都落到實(shí)處。如液壓油和設(shè)備必須有專人保管維護(hù)；在進(jìn)行液壓系統(tǒng)工作前和飛行前，必須按照要求做好準(zhǔn)備和檢查工作，如檢查油量、擦干凈各動(dòng)作筒的活塞桿等，使得防污染工作成為機(jī)務(wù)人員的自覺(jué)行動(dòng)。

（2）建立飛機(jī)液壓油檢測(cè)與研究制度。按照規(guī)程及有關(guān)技術(shù)文件，對(duì)液壓油的化驗(yàn)更換及設(shè)備的維護(hù)建立正規(guī)有效的管理機(jī)制，配備實(shí)用、簡(jiǎn)便、高效的污染檢測(cè)設(shè)備，使其成建制成系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)飛機(jī)油液污染的跟蹤監(jiān)控和研究；并對(duì)每架飛機(jī)建立油液檔案，做好數(shù)據(jù)積累和分析工作，以便及時(shí)掌握系統(tǒng)污染狀況。

（3）定期循環(huán)清洗和更換飛機(jī)的液壓油。如空軍某部隊(duì)確定每飛行50 h(或使用1年)，對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗1次，更換新油，可使系統(tǒng)故障率下降40%。

（4）大量采用先進(jìn)的科技成果，對(duì)現(xiàn)役飛機(jī)和地面設(shè)備進(jìn)行加改裝，以提高裝備自身的性能和抗污納污的能力。如推廣液壓系統(tǒng)加裝磁塞和污染指示器，以便觀察系統(tǒng)污染情況；在系統(tǒng)和地面設(shè)備中加裝高精度油濾，以有效控制污染等。

4 結(jié)語(yǔ)

軍用飛機(jī)液壓污染控制不僅是技術(shù)問(wèn)題也是管理問(wèn)題，必須與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和全面質(zhì)量管理結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，從管理制度上加以保證。將液壓系統(tǒng)污染的預(yù)防與控制貫穿于整個(gè)機(jī)務(wù)維修工作過(guò)程之中，才能真正達(dá)到控制污染的目的，確保飛機(jī)液壓系統(tǒng)能夠安全、可靠地工作，為飛行安全打下良好的基礎(chǔ)。

［1］蔡迎峰．某型飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染控制實(shí)踐［J］．流體傳動(dòng)與控制，2010，（7）．

［2］王爐平．基于主動(dòng)維護(hù)的液壓系統(tǒng)污染控制理論研究［D］．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)博士論文，2010，（4）．

［3］王育延．航空器液壓系統(tǒng)的污染及其控制策略［J］．科技風(fēng)，2011，（2）．

［4］馮艷秋．液壓污染控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展［J］．煤礦機(jī)械，2011，32（1）．

［5］蔡增杰．飛機(jī)構(gòu)造［J］．海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（12）.

〔編輯 李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.54