飛機(jī)油箱密封檢漏技術(shù)研究

范進(jìn)步

（航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川 成都610092）

飛機(jī)整體油箱是利用飛機(jī)自身機(jī)體結(jié)構(gòu)通過(guò)密封裝配形成的腔體，設(shè)計(jì)在規(guī)劃飛機(jī)性能時(shí)，由于重量及外形的限制，設(shè)計(jì)會(huì)充分利用有限的結(jié)構(gòu)空間，增大油箱，增加機(jī)體載油量，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)遠(yuǎn)程續(xù)航能力[1]。飛機(jī)油箱等同于飛機(jī)的耐久壽命，如果在服役過(guò)程中因密封質(zhì)量發(fā)生滲漏，不可能對(duì)油箱重新清除全面密封，僅能進(jìn)行局部修補(bǔ)，但局部修補(bǔ)難度比較大，且質(zhì)量難以保證，因此整體油箱的密封質(zhì)量必須嚴(yán)格把關(guān)。飛機(jī)密封檢測(cè)為密封質(zhì)量控制的一種有效手段，為最后一道關(guān)卡，為油箱密封質(zhì)量提供有力保障。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法如氣密檢測(cè)法、油密檢測(cè)法，操作周期長(zhǎng)，出現(xiàn)滲漏后排除難度大，需要一種新型的檢測(cè)技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)不足，本文主要通過(guò)開(kāi)展傳統(tǒng)試驗(yàn)方法及新式檢測(cè)方法的統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、試驗(yàn)，來(lái)對(duì)后續(xù)的飛機(jī)油箱密封檢測(cè)提供可選擇的辦法。

1 飛機(jī)整體油箱密封制造工藝流程

飛機(jī)油箱裝配作為飛機(jī)裝配中重要的一環(huán)，整個(gè)密封操作有著嚴(yán)格的流程，用以保證飛機(jī)裝配中的密封性。油箱密封裝配流程示意見(jiàn)圖1.

圖1 油箱密封裝配流程

2 國(guó)內(nèi)飛機(jī)油箱傳統(tǒng)密封檢測(cè)方法

飛機(jī)在整體油箱密封裝配完成后，需進(jìn)行氣密試驗(yàn)及油密試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)油箱的密封性，因油密試驗(yàn)時(shí)航空煤油的高滲透性，需要先進(jìn)行氣密試驗(yàn)驗(yàn)證密封性，從而提高后續(xù)油密試驗(yàn)的合格率，降低工人的排故勞動(dòng)強(qiáng)度[2]。氣密試驗(yàn)及油密試驗(yàn)檢測(cè)方法示意見(jiàn)圖2.

圖2 氣密試驗(yàn)及油密試驗(yàn)檢測(cè)方法

3 國(guó)內(nèi)飛機(jī)油箱密封試驗(yàn)新型檢測(cè)方法

國(guó)內(nèi)航天系統(tǒng)或者部分航空主機(jī)廠已經(jīng)采用新型檢測(cè)方法：差壓檢漏方法及氦質(zhì)譜檢漏方法，即差壓檢漏技術(shù)用于代替氣密試驗(yàn)、氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)用于代替油密試驗(yàn)[3]。

3.1 差壓檢漏方法

向被檢的部件充壓后設(shè)計(jì)規(guī)定的壓力值的氣體，待被檢測(cè)的部件和基準(zhǔn)物內(nèi)壓力和溫度達(dá)到穩(wěn)定和平衡后，在一定的時(shí)間內(nèi)，觀察被檢的部件內(nèi)壓力隨時(shí)間下降的壓力變化值，從而判斷被檢的產(chǎn)品密封性是否符合要求。

3.2 氦質(zhì)譜檢漏方法

氦質(zhì)譜檢漏方法包含：真空負(fù)壓檢漏法、正壓檢漏法、最小漏率檢漏法。3.2.1真空負(fù)壓檢漏法

將被檢件腔體抽成真空，形成內(nèi)部氣體壓力低于外部大氣壓的狀態(tài)，再將示漏氣體氦氣噴施于被檢件外表面，如果被檢件外表面有漏，氦氣通過(guò)漏孔進(jìn)入被檢件內(nèi)部，利用檢漏儀將漏進(jìn)的氦氣檢測(cè)出來(lái)，從而判斷出漏孔的位置及大小[4]。

3.2.2 氦質(zhì)譜正壓檢漏法

將被檢件內(nèi)部充入一定氦氣，形成容器內(nèi)氣體內(nèi)部壓力高于外部大氣壓的狀態(tài)，如果被檢件器壁上有滲漏，示漏氣體通過(guò)漏孔漏出被檢件，采用氦質(zhì)譜檢漏儀，用吸槍在大氣環(huán)境下獲得漏出的示漏氣體并檢測(cè)出來(lái)，從而判斷出漏孔的位置及大小[5]。

3.2.3 氦質(zhì)譜最小漏率檢漏方法

計(jì)算氦質(zhì)譜檢漏儀最小可檢漏率：

公式中：I是儀器輸出指示的穩(wěn)定信號(hào)值（Pa·m3/s）；In是儀器輸出指示的本底噪聲（Pa·m3/s）；I0是儀器輸出指示的本底（Pa·m3/s）；Q0是標(biāo)準(zhǔn)漏孔的漏率（Pa·m3/s）。

△I=I-I0

4 實(shí)踐應(yīng)用

目前成飛在某型機(jī)機(jī)翼密封試驗(yàn)中采用差壓檢漏技術(shù)及氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)。

4.1 機(jī)翼裝配流程圖

某型機(jī)機(jī)翼裝配時(shí)，工藝根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式，劃分合理的工藝分離面，制定嚴(yán)格的操作流程，保證飛機(jī)裝配的準(zhǔn)確性。機(jī)翼裝配流程示意見(jiàn)圖3.

圖3 機(jī)翼裝配流程

4.2 機(jī)翼下壁板密封檢測(cè)

機(jī)翼下壁板密封裝配完成后，確定合理的檢測(cè)點(diǎn)，采用真空負(fù)壓檢漏方法對(duì)下壁板釘孔處進(jìn)行檢漏，檢查漏率是否小于額定值，發(fā)現(xiàn)有漏源大于該值，然后用吸槍罩盒縮小范圍，直至查出具體的孔徑漏源。下壁板檢測(cè)示意見(jiàn)圖4.

圖4 下壁板檢測(cè)

檢測(cè)結(jié)果：機(jī)翼下翼面1083左右釘孔，發(fā)現(xiàn)不多于4個(gè)釘孔的漏率值大于額定值，檢測(cè)用時(shí)1 s.

4.3 對(duì)油箱區(qū)干燥管進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏

對(duì)干燥管的一端封堵，另一端充入氦氣，用吸槍對(duì)干燥管連接處進(jìn)行檢漏，漏率大于額定值的，予以排除。

4.4 整體油箱檢漏

差壓檢漏法+正壓檢測(cè)法+最小漏率檢測(cè)法，在上壁板裝配完成后，對(duì)整個(gè)機(jī)翼充入1∶10比例的氦氣和壓縮空氣混合物，充壓達(dá)到規(guī)定值，保持一定時(shí)間，保證壓降不大于某一值。將檢漏儀設(shè)定最小漏率額定值，用吸槍罩盒在翼面進(jìn)行緩慢移動(dòng)，當(dāng)某釘孔漏率超過(guò)額定值時(shí)，設(shè)備進(jìn)行提示，從而快速查找漏源，對(duì)故障予以予以排除。氦質(zhì)譜檢漏操作方法示意見(jiàn)圖5.

圖5 氦質(zhì)譜檢漏操作方法

4.5 試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)的準(zhǔn)確性，對(duì)油箱采用傳統(tǒng)油密試驗(yàn)檢測(cè)方法進(jìn)行最后確認(rèn)：向油箱內(nèi)注入容積一定比例的煤油，先進(jìn)行常壓停放，然后模擬高壓狀態(tài)試驗(yàn)，檢測(cè)機(jī)翼是否有漏油現(xiàn)象。檢測(cè)結(jié)果：一次性油密試驗(yàn)合格。

4.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

為進(jìn)一步對(duì)比新型檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)越性，選取了8架機(jī)翼，分別采用傳統(tǒng)檢測(cè)方法及新型檢測(cè)方法，并記錄相應(yīng)的檢測(cè)時(shí)間，對(duì)比效果見(jiàn)表1.

表1 新型檢測(cè)方法與傳統(tǒng)檢測(cè)方法時(shí)間對(duì)比圖

架次方法詳細(xì)流程用時(shí)（小時(shí)）合計(jì)（小時(shí)）架次方法詳細(xì)流程用時(shí)（小時(shí)）合計(jì)（小時(shí)）機(jī)翼下壁板密封檢測(cè) 1.3機(jī)翼下壁板密封檢測(cè) 1.5新型3.2干燥管檢測(cè) 0.25 干燥管檢測(cè) 0.5 3.55新型3整體機(jī)翼檢測(cè) 2 整體機(jī)翼檢測(cè) 1.2 7傳統(tǒng)整體機(jī)翼氣密檢測(cè) 2.9 31.9 傳油密時(shí)間 29 油密時(shí)間 30統(tǒng)整體機(jī)翼氣密檢測(cè) 2.9 32.9機(jī)翼下壁板密封檢測(cè) 1.35機(jī)翼下壁板密封檢測(cè) 1.4新型3.45干燥管檢測(cè) 0.4 干燥管檢測(cè) 0.15 3.45新型4整體機(jī)翼檢測(cè) 1.7 整體機(jī)翼檢測(cè) 1.9 8傳統(tǒng)整體機(jī)翼氣密檢測(cè) 3.1 31.6 傳油密時(shí)間 28.5 油密時(shí)間 27統(tǒng)整體機(jī)翼氣密檢測(cè) 3.3 30.3

5 存在的不足及改進(jìn)的方向

5.1 存在不足

（1）對(duì)下壁板進(jìn)行單釘漏率檢測(cè)時(shí)，前期需要大量的準(zhǔn)備工作，包含：在壁板上粘貼膩?zhàn)訔l，貼真空薄膜袋，占用大量時(shí)間。

（2）氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)僅僅應(yīng)用機(jī)翼部位，機(jī)身及其他部位因其結(jié)構(gòu)特性還未采用，有待進(jìn)一步的摸索。

（3）因?yàn)楹べ|(zhì)譜檢漏技術(shù)在飛機(jī)密封試驗(yàn)中還處于新興階段，如要全面推廣代替整體油箱密封試驗(yàn)，后續(xù)需要幾十甚至上百架飛機(jī)的驗(yàn)證。

5.2 改進(jìn)、推廣方向

設(shè)備吸槍罩盒的優(yōu)化：訂制部分面積大小不等的罩盒，罩盒與飛機(jī)結(jié)構(gòu)接觸面要有新式的膠墊，能夠保證檢測(cè)時(shí)罩盒與結(jié)構(gòu)接觸密封性，從而取消真空負(fù)壓檢測(cè)時(shí)粘貼膩?zhàn)訔l及真空膜套。通過(guò)更換不同大小面積的罩盒，快速發(fā)現(xiàn)滲漏源及漏率，節(jié)約檢測(cè)時(shí)間及資金。

6 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，選擇不同的氦質(zhì)譜檢測(cè)方法，可以有效地提高油箱密封裝配檢測(cè)的效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通過(guò)機(jī)翼氦質(zhì)譜檢漏的方法應(yīng)用，可以準(zhǔn)確地判斷機(jī)翼油箱密封性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控。后續(xù)結(jié)合飛機(jī)不同部位相似的結(jié)構(gòu)形式，選取較為平整的機(jī)身進(jìn)氣道部位，可以采用真空負(fù)壓法進(jìn)行檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)漏源，不斷拓展延伸，最終全面應(yīng)用于機(jī)身油箱區(qū)。