支線客機(jī)主起落架減震支柱油液滲漏分析

唐皓韻 譚德寶

摘要：描述了一起國(guó)產(chǎn)支線客機(jī)主起落架支柱油液滲漏的排故過(guò)程，對(duì)可能造成主起落架支柱油液滲漏的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果查出了故障源，并對(duì)后期相似故障的處理提出了優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：起落架;油液滲漏;飛機(jī)維修

飛機(jī)的起落架作為重要的承力與緩沖部件，其工作狀況的好壞直接影響著航空器的安全運(yùn)行。起落架出現(xiàn)故障往往需要停場(chǎng)進(jìn)行排故，從而導(dǎo)致航班延誤或取消。如果在故障發(fā)生之前能從一些現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)端倪則可以將不良影響減至最低，為后續(xù)工作開(kāi)展贏得寶貴先機(jī)。

1故障描述

2016年9月某航空公司一架支線客機(jī)在執(zhí)行航班前檢查發(fā)現(xiàn)左側(cè)主起落架減震支柱鏡面上出現(xiàn)油液滲漏。隨后將滲漏油跡擦干凈后，將備用密封圈切換至工作狀態(tài)。飛機(jī)完成后續(xù)航班落地后檢查發(fā)現(xiàn)左側(cè)主起落架減震支柱鏡面上依然有少量殘余油液滲出（見(jiàn)圖1）。

2主起落架減震支柱工作原理

此架飛機(jī)主起落架緩沖器為油氣分離式緩沖器，液壓油腔在上部，氮?dú)馇辉谙虏?，通過(guò)浮動(dòng)活塞分隔油腔和氣腔。該飛機(jī)主起緩沖器剖面見(jiàn)圖2，主要由外筒、活塞桿、浮動(dòng)活塞、阻尼閥等組成，主封圈和備用封圈位于外筒底部與活塞桿之間，封圈安裝在外筒的卡槽內(nèi)，與活塞桿表面相接觸并存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。起落架內(nèi)部封嚴(yán)材料是經(jīng)過(guò)耐油腐蝕處理的丁腈橡膠，具有密封性、高彈性、耐磨性、抗老化能力，能在外力的作用下改變自己的尺寸，發(fā)生很大的可逆變形，特別是在受到高壓時(shí)能夠很好地起到密封作用。起落架緩沖支柱液壓油腔和外界大氣之間通過(guò)主封圈進(jìn)行密封，油腔的高壓油作用在主封圈上，使其和活塞桿之間產(chǎn)生很高的附加接觸應(yīng)力，阻止高壓油液的外泄漏。當(dāng)主封圈失效導(dǎo)致緩沖器外泄漏時(shí)，通過(guò)切換閥將備用封圈切換至工作狀態(tài)。備用封圈和主封圈構(gòu)型、材料、性能完全相同，使用備用封圈不會(huì)導(dǎo)致緩沖器密封性能下降。

在緩沖器密封圈下方是下軸承，作用是為內(nèi)外筒的相對(duì)滑動(dòng)提供支撐，軸承部位需要注入油脂潤(rùn)滑，以降低內(nèi)筒鍍鉻面與下軸承內(nèi)表面的相對(duì)摩擦。在對(duì)減震支柱外筒注油嘴加注潤(rùn)滑脂時(shí)，會(huì)觀察到綠色油脂從外筒與內(nèi)筒鏡面接縫處擠出。

3排故過(guò)程及故障源分析

故障發(fā)生后，結(jié)合航線運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，從可能導(dǎo)致緩沖支柱油液滲漏的原因進(jìn)行分析。

1）導(dǎo)致滲漏液壓油的原因

a.密封圈變形、脫出或損傷。

b.活塞桿表面存在軸向劃傷。

c.活塞桿變形，同軸度超差。

d.外筒變形，同軸度超差。

e.外筒、活塞桿結(jié)構(gòu)上存在裂紋。

f.活塞桿鏡面鍍層磨損。

2）導(dǎo)致潤(rùn)滑脂滲出的原因

當(dāng)潤(rùn)滑脂封嚴(yán)出現(xiàn)老化，潤(rùn)滑脂受到污染，粘度降低，會(huì)形成滲漏。當(dāng)主封嚴(yán)失效發(fā)生液壓油滲漏時(shí)，滲漏的液壓油會(huì)流經(jīng)下軸承，摻混少量潤(rùn)滑脂。另外，由于減震支柱鏡面的日常保養(yǎng)和減震支柱上下的作動(dòng)，會(huì)使下軸承潤(rùn)滑脂中混雜少量殘留在鏡面上的液壓油。初步分析滲漏源時(shí)，可以通過(guò)混合液體中主要成分的比例來(lái)輔助判斷滲漏源是液壓油還是潤(rùn)滑脂。

因此，為了快速確認(rèn)導(dǎo)致故障的原因，第一步需要弄清滲漏油液的主要成分。

維修人員對(duì)滲漏液體進(jìn)行了取樣并送交測(cè)試中心化驗(yàn)，希望通過(guò)理化分析的辦法來(lái)得到樣本中各種油液所含比例從而輔助確認(rèn)滲漏源，但由于樣本量較稀少，只能分析出送檢樣品中含有液壓油，無(wú)法通過(guò)判斷比例的方式來(lái)確認(rèn)泄漏液體主要成分是液壓油還是潤(rùn)滑脂。為進(jìn)一步搞清楚滲漏液體主要成分，將故障主起落架送至制造廠商進(jìn)行檢測(cè)和拆解。

廠商首先進(jìn)行了減震支柱氣彈簧曲線測(cè)試和12小時(shí)靜態(tài)泄漏測(cè)試，12小時(shí)保壓后并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有油液滲漏到外部的情況，于是初步判斷作為防止液壓油滲漏的密封圈在靜態(tài)下功能正常。隨后對(duì)起落架減震支柱進(jìn)行拆解檢查，檢查發(fā)現(xiàn)主起內(nèi)筒鍍鉻面上有一處顏色發(fā)黑發(fā)暗的熱燒傷痕跡，外筒內(nèi)部的下軸承內(nèi)表面后段有磨損痕跡（見(jiàn)圖3）。

為了確認(rèn)主起內(nèi)筒鍍鉻面上顏色發(fā)黑發(fā)暗的熱燒傷痕跡和外筒內(nèi)部的下軸承內(nèi)表面后段的磨損痕跡在動(dòng)態(tài)情況下是否會(huì)導(dǎo)致液壓油滲漏，制造商對(duì)支柱內(nèi)筒鍍鉻表面的熱燒傷痕跡進(jìn)行了無(wú)損傷檢查，未檢出基層材料有損傷。對(duì)內(nèi)筒鍍鉻表面的尺寸也進(jìn)行了檢測(cè)，活塞桿內(nèi)徑尺寸和下軸承內(nèi)徑尺寸均符合圖紙要求。在拆解過(guò)程中檢查下軸承組件時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面有磨損痕跡但不影響使用，經(jīng)檢查內(nèi)徑尺寸仍然在尺寸公差范圍內(nèi)，因此可以排除這兩處損傷造成液壓油滲漏的可能（懷疑這兩處磨損痕跡是由于潤(rùn)滑脂變稀造成潤(rùn)滑不充分所致）。另外，廠商還對(duì)起落架拆解后取下的密封圈進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)封圈出現(xiàn)變形和損傷，再次驗(yàn)證了之前靜態(tài)滲漏測(cè)試的結(jié)論。

結(jié)合以上檢查結(jié)果，可以排除此次故障的主要滲漏源為液壓油的可能。故障可能是由于潤(rùn)滑脂粘度降低流出造成的。為驗(yàn)證猜測(cè)，廠商將減震支柱拆解過(guò)程中采集的油液樣本送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果中檢出了水分。正常情況下，潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油為聚α烯烴合成油，稠化劑為鋰基化合物，合格的潤(rùn)滑脂含水量應(yīng)在300ppm以下，而檢出的含水量高達(dá)10668ppm，超標(biāo)100倍以上，大約占化驗(yàn)樣本總質(zhì)量的1%。過(guò)高的含水量會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑脂乳化、添加劑分解、粘度下降，無(wú)法附著在下軸承部位，因此潤(rùn)滑脂可能是在減震支柱著陸沖擊作用和活塞桿的帶動(dòng)下流出并形成滲漏的。這份化驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了之前的猜測(cè)，即起落架滲漏油液的主要成分和故障源為稀化的潤(rùn)滑脂。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次故障的主起落架減震支柱庫(kù)存時(shí)間較長(zhǎng)，期間此起落架未進(jìn)行額外維護(hù)工作，空氣中的水汽容易對(duì)潤(rùn)滑脂產(chǎn)生影響，而庫(kù)存時(shí)間較長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致水分與添加劑分離，影響潤(rùn)滑脂的粘度。

4總結(jié)與建議

此次事件是一起由多種因素組合引起的滲漏故障，且從故障的發(fā)生到暴露需要一段較長(zhǎng)的時(shí)間，一旦發(fā)生故障飛機(jī)將被迫停廠排故，導(dǎo)致航班延誤或者取消，為運(yùn)行帶來(lái)不良的后果。對(duì)此，提出以下幾點(diǎn)后期維護(hù)的建議：

1）航材庫(kù)存方面應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)對(duì)主起落架減震支柱成品件庫(kù)存期限的控制。

2）針對(duì)潤(rùn)滑油脂變稀的情況，如潤(rùn)滑脂已經(jīng)開(kāi)始變稀但未有外部滲漏等明顯表征，此時(shí)通過(guò)定期的潤(rùn)滑很難將受污染的潤(rùn)滑脂排除干凈，從拆解時(shí)發(fā)現(xiàn)的潤(rùn)滑脂外觀來(lái)看，相比于正常的潤(rùn)滑脂明顯更稀，粘性更差。因此，當(dāng)在進(jìn)行例行的起落架加注潤(rùn)滑脂工作時(shí)需要留意被新潤(rùn)滑脂擠出的老潤(rùn)滑脂的狀態(tài)，觀察其粘度是否相當(dāng)，有無(wú)變稀，從而盡早判斷油脂是否受污染。

參考文獻(xiàn)

[1] ARJ21-700飛機(jī)維修手冊(cè)[Z].中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司，2018.