某型直升機(jī)液壓系統(tǒng)油箱滲漏故障分析與解決措施

曾龍飛/航空工業(yè)昌河飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司

液壓油箱在直升機(jī)液壓系統(tǒng)正常工作時，貯存供液壓控制系統(tǒng)循環(huán)所需的液壓油。有客戶反饋某型直升機(jī)的液壓油箱觀察窗密封性差，無論是工作狀態(tài)還是未工作觀察窗都出現(xiàn)滲漏、掛滴現(xiàn)象，且該滲漏問題在多架飛機(jī)上都會出現(xiàn)，個別滲漏嚴(yán)重者主減平臺積蓄了大量油液，一次飛行油液損失近30%。液壓油不足將影響液壓系統(tǒng)的操作控制，嚴(yán)重時甚至影響飛機(jī)的正常使用。此問題亟待解決。

1 液壓油箱系統(tǒng)工作原理

該型直升機(jī)液壓油箱由兩個旋壓成形的半桶型鈑金零件焊接組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該液壓油箱安裝在直升機(jī)動力艙，通過航標(biāo)箍帶固定在主減錐形機(jī)匣上，油箱橫躺放置在兩主減撐桿之間。油箱觀察窗位于油箱一側(cè)，主要由底板件與觀察窗玻璃組成，通過鈑金件翻邊咬合玻璃的形式固定安裝在觀察口上，由密封膠對玻璃和鈑金件接觸區(qū)域進(jìn)行密封，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

2 問題定位

圖1 某型直升機(jī)液壓油箱結(jié)構(gòu)圖

1）該液壓油箱整體結(jié)構(gòu)仿造法國“小松鼠”型直升機(jī)的油箱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)密封性應(yīng)無問題。

2）油箱觀察窗裝配操作人員均持有相關(guān)工種資格證，并按照油箱裝配工藝指令操作，產(chǎn)品通過檢驗(yàn)員檢驗(yàn)合格，人員應(yīng)無問題。

3）鈑金零件材料為5A02，零件制造車間按零件圖紙、加工指令要求領(lǐng)取材料，原材料有合格證，材料應(yīng)無問題。

4）密封膠HM109 由理化部門統(tǒng)一調(diào)制，車間按零件圖紙、加工指令要求申請領(lǐng)取使用，密封膠原材料有合格證，其調(diào)膠時間、使用時間等都有相關(guān)記錄，檢驗(yàn)員檢驗(yàn)監(jiān)督，材料應(yīng)無問題。

圖2 液壓油箱觀察窗結(jié)構(gòu)

5）觀察窗玻璃材料為YB-3-δ3，零件制造車間按零件圖紙、加工指令要求領(lǐng)取，原材料有合格證，材料應(yīng)無問題。

6）與觀察窗相關(guān)的鈑金零件和玻璃零件成形后經(jīng)過零件尺寸和表面質(zhì)量檢驗(yàn)，不存在因?yàn)榱慵砻婵障?、裂縫等缺陷導(dǎo)致的密封性問題。

7）根據(jù)油箱觀察窗結(jié)構(gòu)，裝配工藝為：在玻璃、底板和觀察口翻邊之間的接觸位置涂敷密封膠→觀察口翻邊咬合玻璃→密封膠硫化處理。油箱玻璃裝配采用鈑金件翻邊咬合玻璃的形式固定裝配，安裝在觀察口上，通過密封膠對玻璃和鈑金件接觸區(qū)域進(jìn)行密封。因此，密封膠在玻璃和鈑金件接觸區(qū)域的均勻程度是影響油箱觀察口密封的主要原因，即 觀察窗玻璃裝配工藝導(dǎo)致滲漏的風(fēng)險較大。

3 故障原因分析

該型直升機(jī)液壓油箱觀察窗使用的是HM109 系列改性聚硫密封劑，其密封原理是密封膠硫化后，在玻璃和鈑金件接觸區(qū)域形成類似密封圈/墊的黑色彈性體，通過鈑金零件翻邊擠壓密封膠實(shí)現(xiàn)密封功能。

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現(xiàn)行油箱玻璃裝配工藝中，在密封膠涂敷后未達(dá)到硫化狀態(tài)，密封膠仍處于活性期且存在流淌性（為2 ～19mm）時就實(shí)施了觀察口鈑金件的翻邊，密封膠在翻邊過程中容易被擠壓而流動，導(dǎo)致膠的分布不均勻，在這種工藝下密封膠更多的是在鈑金件與玻璃間隙之間起到膠粘作用，沒有起到密封膠彈性擠壓密封的作用。而且硫化后的密封膠還可能出現(xiàn)一定程度的收縮。油箱觀察窗在裝機(jī)使用過程中，受振動、溫度和壓力作用，膠粘力逐漸降低，液壓油就從觀察窗密封膠的薄弱區(qū)域逐漸滲漏。

4 改進(jìn)措施

在滿足油箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及功能要求的前提下，針對油箱觀察窗所使用密封膠的特性，結(jié)合油箱觀察窗成型工藝方法，進(jìn)行工藝改進(jìn)。

4.1 涂膠工序改進(jìn)

調(diào)整觀察窗玻璃密封膠涂敷、裝配工藝順序，控制玻璃的均勻涂膠量，保證翻邊后密封膠均勻溢出，待密封膠硫化后再進(jìn)行翻邊裝配玻璃，對翻邊處二次涂膠，再進(jìn)行硫化，改進(jìn)后的工序如圖4 所示。密封膠硫化后形成附著在玻璃與底板、觀察口鈑金件之間接觸位置的類密封圈結(jié)構(gòu)，通過觀察口鈑金件翻邊壓緊硫化定型的密封膠即可實(shí)現(xiàn)密封。

4.2 觀察窗玻璃工藝改進(jìn)

根據(jù)圖紙通用注釋“尖邊倒圓—鈦合金R0.3-0.7mm，其他材料R0.1-0.3mm 或任意圓角”，對觀察窗玻璃兩端的邊緣倒角。

觀察窗玻璃倒角形成密封膠駐留區(qū)域，保證密封膠被觀察口鈑金件翻邊壓緊時盡可能多地駐留在所需密封區(qū)域，增強(qiáng)密封性，如圖5 所示。

5 改進(jìn)效果

關(guān)于零件觀察窗安裝加工工藝，改進(jìn)前后工藝實(shí)施情況對比如表1 所示。

改進(jìn)后油箱產(chǎn)品性能影響情況：

圖3 液壓油箱觀察窗密封性差故障樹圖

圖4 改進(jìn)后觀察窗安裝工序流程圖

圖5 翻邊擠壓密封膠示意圖

表1 改進(jìn)前后工藝實(shí)施情況對比

1）重量變化：只調(diào)整了工序，重量無變化。

2）功能影響：觀察窗位置涂膠區(qū)域無變化，功能無影響。

3）工藝影響：調(diào)整了涂膠工序，改善了對涂敷密封膠工藝過程的控制，包括密封膠涂敷范圍合理性、涂敷均勻性。

4）機(jī)上安裝影響：安裝結(jié)構(gòu)無變化，機(jī)上安裝無影響。

6 結(jié)論

1）某型直升機(jī)液壓油箱觀察窗由于密封膠施工過程為先翻邊后硫化，導(dǎo)致密封分布不均勻，引起液壓油滲漏，故障定位準(zhǔn)確，機(jī)理分析清楚。

2）對該型直升機(jī)液壓油箱進(jìn)行工藝改進(jìn)：對觀察窗玻璃進(jìn)行倒角處理；調(diào)整密封膠涂敷工藝順序，待密封膠硫化后再進(jìn)行翻邊玻璃裝配，對翻邊處二次涂膠，并控制翻邊后密封膠的均勻溢出，再進(jìn)行硫化。地面和飛行驗(yàn)證表明，改進(jìn)后的液壓油箱觀察窗有效解決了密封不嚴(yán)問題，提高了飛機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性。