某型民用飛機(jī)水系統(tǒng)氣密設(shè)備研究

王建

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及航空工業(yè)生產(chǎn)的需要，對(duì)產(chǎn)品和設(shè)備的氣密性要求也越來(lái)越高，因此除了設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中采用有效的措施以外，對(duì)檢測(cè)手段的要求也越來(lái)越高。本文對(duì)某型飛機(jī)水系統(tǒng)氣密設(shè)備進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)一套由PLC控制并具備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的氣密試驗(yàn)設(shè)備，從硬件設(shè)計(jì)與軟件編程兩個(gè)方面入手，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試，最終滿足了飛機(jī)氣密檢測(cè)的要求。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī);水系統(tǒng);氣密;PLC

中圖分類號(hào)： V245 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）04-0044-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.018

Research on water system air-tightness equipment of civil aircraft

WANG Jian

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute ， Shanghai 200436， China）

【Abstract】With the advances of science and technology， as well as the needs of aviation manufacturing industry， there have been increasing standards of air tightness for products and equipment. Therefore， besides effective actions during design and manufacturing process， the requirements of testing approach have been increasingly demanding. This paper studies the air tightness equipment of water system on a certain type of aircraft， designed an air tightness testing tool controlled by PLC which enables real time monitoring. With the help of both hardware design and software coding， verified by field tests， the requirements of aircraft air tightness test are fulfilled.

【Key words】Aircraft; Water system; Airtight; PLC

1 研究背景與現(xiàn)狀

目前某型號(hào)飛機(jī)在完成飛機(jī)水系統(tǒng)所有元器件的安裝之后，需要對(duì)整個(gè)水系統(tǒng)做一個(gè)氣密性試驗(yàn)，其目的是檢驗(yàn)水系統(tǒng)安裝的氣密性是否達(dá)到適航需求，某型號(hào)飛機(jī)目前沿用的是90年代麥道公司使用的簡(jiǎn)易設(shè)備，該設(shè)備完全手動(dòng)操作，效率較低，隨著氣密檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的氣密檢測(cè)方法已不能滿足現(xiàn)代航空工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化要求。所以本課題旨在研發(fā)的一套自動(dòng)化并具備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的氣密試驗(yàn)設(shè)備，將PLC控制應(yīng)用到傳統(tǒng)的直接壓力式氣體測(cè)漏儀中，同時(shí)加入高分辨率的壓力傳感器來(lái)提高測(cè)量精度，縮短與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，提高檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化水平，增強(qiáng)飛機(jī)裝配生產(chǎn)的精益性與安全性[1]。

2 技術(shù)方案

2.1 總體方案設(shè)計(jì)

圖1所示為本課題氣密設(shè)備簡(jiǎn)易功能示意圖，包括以下幾個(gè)功能：空氣過(guò)濾裝置、充氣裝置和排氣裝置。其中充氣裝置和排氣裝置通過(guò)PLC控制，PLC主要設(shè)有四個(gè)功能：開(kāi)始，充氣，排氣和結(jié)束，其中充氣裝置通過(guò)一個(gè)壓力傳感器給出信號(hào)，當(dāng)充氣壓力達(dá)到36psi（1psi=6.895kPa）時(shí)，開(kāi)始保壓，2分鐘后，開(kāi)啟排氣閥停止充氣，30分鐘以后，檢測(cè)飛機(jī)水系統(tǒng)管路的壓力值，如果在容差范圍內(nèi)即完成檢測(cè)工作[2]。

2.2 硬件設(shè)計(jì)與制造

2.2.1 水系統(tǒng)氣密設(shè)備主面板

該面板集成了本設(shè)備所有功能，其中下方四個(gè)圓孔用于安裝4個(gè)電磁閥，分別為啟動(dòng)按鈕、充氣按鈕、排氣按鈕和急停按鈕。正中間30*30方孔用于安裝壓力傳感器，用于檢測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)氣壓力。

2.2.3 設(shè)備總圖

本設(shè)備盒體采用的是Guizu的成品件，型號(hào)：GZ-001，帶把手、鎖扣;材質(zhì)：外層密度板，內(nèi)層珍珠棉，周邊鋁合金。電子式數(shù)字壓力開(kāi)關(guān)選用AIRTAC成品件，規(guī)格為X-DSW10，測(cè)壓范圍：-100ka至1000ka，測(cè)量精度：±3%全量程，安裝形式為面板安裝，配支架X-DPFKIT。電子式數(shù)字壓力開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)周期為52周。

2.3 軟件功能設(shè)計(jì)

本設(shè)備選用三菱PLC成品件，型號(hào)為FX1N-40MR-001，三菱PLC是三菱電機(jī)生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。他采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。三菱PLC由控制器。運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路集成在一個(gè)芯片上，CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和I/O接線電路相連接[3]。

本程序使用軟件GX WORKS2編寫，GX WORKS2基于PLC功能豐富、工作可靠的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航天航空、醫(yī)療。鐵路、載人移動(dòng)設(shè)備、娛樂(lè)設(shè)備、安全設(shè)備等領(lǐng)域，本程序軟件指令選取符合編程手冊(cè)要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作的需求，確定軟件運(yùn)行順序。讓軟件運(yùn)行符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際并達(dá)到自動(dòng)化控制的要求。軟件程序見(jiàn)下圖所示：

3 水系統(tǒng)氣密設(shè)備驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

該試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)水系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)器功能可靠性。

試驗(yàn)所需的設(shè)備：水系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)器，秒表，壓力表（0～50psi），堵頭

3.2 使用說(shuō)明

（1）在將工裝中的接氣源快卸接頭、空氣服務(wù)閥接頭分別與地面氣源、飛機(jī)空氣服務(wù)閥正確連接后，對(duì)工裝進(jìn)行通電。

（2）通電后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置傳感器壓力值（36psi）。

（3）依次按壓?jiǎn)?dòng)按鈕、充氣按鈕，工裝開(kāi)始給飛機(jī)水系統(tǒng)充氣。水系統(tǒng)到達(dá)設(shè)置的壓力值（36psi）后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)結(jié)束結(jié)束充氣過(guò)程。

（4）測(cè)試完成后，按壓排氣按鈕，排氣電磁閥打開(kāi)從而完成排氣過(guò)程。

（5）若工作過(guò)程中出現(xiàn)緊急情況，應(yīng)立即按下按下急停開(kāi)關(guān)，此時(shí)充氣電磁閥停止工作、排氣電磁閥打開(kāi)，從而防止工裝和飛機(jī)損壞。

3.3 試驗(yàn)步驟

本系統(tǒng)工作操作流程：開(kāi)啟啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，打開(kāi)充氣按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始充氣，在系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到36psi并保壓2分鐘后，飛機(jī)內(nèi)壓力達(dá)到平衡，按下排氣按鈕停止充氣，保持30min后，飛機(jī)水系統(tǒng)管路壓力為35psi，泄露值在容差范圍內(nèi)（2psi），至此按下紅色按鈕，功能試驗(yàn)完畢。

本試驗(yàn)力證本設(shè)備同樣可以用于飛機(jī)水系統(tǒng)氣密試驗(yàn)，首先在將G1廚房、G2廚房用MS21914-8J堵帽堵上，前盥洗室用堵頭及連接件堵上。后盥洗室接上檢測(cè)水系統(tǒng)壓力，將水系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)器和水系統(tǒng)充氣接頭連接到服務(wù)板空氣服務(wù)閥上，打開(kāi)閥門對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行加壓，如圖5、6和7所示。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

經(jīng)過(guò)機(jī)上驗(yàn)證可證實(shí)該設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比操作更簡(jiǎn)單，更容易上手，讀數(shù)更精確可替代原有手工操作的設(shè)備。

4 總結(jié)與展望

本文應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)飛機(jī)氣密性檢測(cè)中，能切實(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)工作中的技術(shù)問(wèn)題，改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，提高系統(tǒng)氣密檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確度。

本文旨在充分借鑒國(guó)內(nèi)外飛機(jī)氣密性試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)飛機(jī)水系統(tǒng)氣密研究開(kāi)辟一個(gè)新的思路，通過(guò)此文的研究，可以對(duì)國(guó)內(nèi)民用客機(jī)試圖形成一個(gè)通用的試驗(yàn)設(shè)備，試圖彌補(bǔ)這個(gè)領(lǐng)域的空白。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳萬(wàn)武.氣密試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的PLC改造[J].順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（01）.

[2]楊西周，王樂(lè)新.基于PLC的氣密試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].煤礦機(jī)電，2012（06）.

[3]陳蘇波.三菱PLC快速入門與實(shí)例提高[M].人民郵件出版社，2008.