軍用飛機液壓系統污染危害及控制

唐有才，鄒剛，李國強

（海軍航空工程學院青島校區，山東青島266041）

軍用飛機液壓系統污染危害及控制

唐有才，鄒剛，李國強

（海軍航空工程學院青島校區，山東青島266041）

分析軍用飛機液壓系統污染的主要原因及危害，從設計、制造、裝配、使用和維修等方面提出預防措施。

飛機液壓系統；污染；控制

0 引言

隨著新型軍用飛機液壓系統不斷向高壓、高溫和大流量方向發展，對系統附件的可靠性、油液清潔度以及工作環境的要求更高，液壓附件活動配合面間隙越來越小（如伺服閥配合間隙只有0.035～0.045 mm），油液污染對液壓系統產生的影響和危害也越來越大。近3年某新型戰機578個機械故障中有215個是液壓系統故障，215個液壓系統故障中有172個故障是由液壓系統污染引起。由此可見，軍用飛機液壓系統故障多，且主要原因是油液污染。

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

1 液壓系統污染物的種類與危害

污染物是指液壓油中存在的對系統有害的物質。軍用飛機液壓系統污染物主要有固態、液態和氣態3類，其中固態污染物的危害最為嚴重。

1.1 固態污染物危害

液壓油中的固態污染物會加速附件的磨損、破壞密封、堵塞管路和節流孔，并使液壓附件的活動配合面卡滯或劃傷。

（1）研磨。含有固態污染物（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；當液壓附件工作時，夾雜在配合面間的顆粒將會與金屬表面反復作用，導致鍍層表面產生開裂或小碎片，產生磨削，使配合間隙增大或卡滯不能正常工作，如圖1所示。

（2）吹蝕。固態污染物隨著高速流動的油液不斷“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，并使節流孔的孔徑增大導致調節失靈，如圖2所示。

（3）卡滯與堵塞。由于顆粒污染物形狀不規則，在油壓作用下進入附件活動配合面之間，導致配合面發生卡滯或卡死而不能正常工作。

1.2 液態污染物危害

（1）加速金屬銹蝕，使金屬表面磨損嚴重。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，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，使潤滑性變差，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菌提供生存的環境；由于微生物能產生酸性物質，從而加速了化學腐蝕過程，加劇了液壓附件的腐蝕。

1.3 氣態污染物危害

（1）產生氣穴，引起氣蝕。當壓力下降到一定程度時，溶解在油液中的氣體就會呈微小氣泡游離出來懸浮在液體中，氣泡迸入高壓區受到絕熱壓縮，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1000℃、壓力可達80 MPa)；如這種局部撞擊發生在固體壁上，將加劇附件表面的氧化腐蝕。當氣泡進入系統傳動部件中，則傳動動作遲緩，甚至出現傳動時快時慢或爬行現象；氣穴還會使油泵氣塞，導致供油量迅速下降并使油壓脈動加劇。

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

圖1 切削磨損

2 液壓系統污染原因分析

2.1 系統自身抗污染能力不高

目前軍用飛機大部分采用15號航空液壓油，沸點高、凝固點低、潤滑性較好、對金屬腐蝕小及具有機械穩定性和化學穩定性等優點。但隨溫度升高，液壓油的理化指標（如黏度、酸堿值等）下降，特別是當混有其他液體和氣體后容易氧化變質。另外，在飛機設計、生產、裝配等過程中，由于對液壓系統污染控制考慮不足，致使系統和附件存納污能力和防污染的能力較差。如飛機液壓助力器進口油濾的孔徑為16 μm，比液壓助力器配油柱塞與襯套的間隙大32倍，無法有效控制污染。

圖2 沖蝕磨損

2.2 對污染控制的重要性認識不足

對系統污染的危害和控制污染重要性的認識不足，導致一些機務人員在拆裝、修理、檢查、排故等實際工作中不按規章要求進行。如在附件的拆裝、分解和裝配前后不按規定要求清洗，拆下的液壓附件及管接頭不能及時包扎好，在檢查系統污染度時未按規定程序和要求對液壓油進行采樣和檢測等，這些是導致目前軍用飛機液壓系統污染嚴重的一個主要原因。

2.3 對污染控制的監督、管理和落實不夠

雖然頒布了與液壓系統總規范GJB638A相協調的液壓污染控制標準體系，明確了飛機液壓系統污染度驗收和控制水平，但由于沒有專門負責污染控制工作的部門和人員，缺乏有效的監督管理，導致地面液壓設備、加油用具沒有專人管理。油料的存放、運輸和使用也無法實施有效的污染控制。另外，部隊配發的一些液壓保障設備也不能滿足污染控制要求，如配發的地面油泵車僅裝有1個粗油濾；配發的油液污染度測試儀功能單一，只能檢測出固態污染物；沒有配發液壓清洗車，無法對液壓系統進行有效清洗，這些是造成系統污染的又一個主要原因。

3 液壓系統污染控制

3.1 系統抗污染設計

（1）設計時充分考慮便于污染的監控和排除，合理選擇和設置過濾裝置，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。

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

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

（4）各類自制和外購液壓元件在裝入系統前，必須對元件和系統進行清洗，測試判定污染度合格后方可裝入系統，并清除加工和組裝過程中殘留的污染物。

3.2 提高對污染控制的認識

（1）加強維修人員“6項素質”和“3負責”的教育，提高責任心，把“負責”精神貫徹于每項機務工作中。

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

（2）加強專業培訓，尤其是要加強對油液污染檢測專業人員隊伍建設和培養，不斷提高他們的業務水平，使每個機務人員掌握污染控制的知識、方法和手段，充分了解污染物的危害，增強防污意識，明確污染控制工作的重要性、艱苦性和長期性。

（3）加強對規定、規程和細則等機務法規的學習，尤其是有關污染控制標準和規定的學習，使之在機務工作中一切按規章制度辦事，養成良好的機務作風，培養防污染的自覺性。

（4）建議上級有關部門編印污染控制方面的教育材料，尤其是編印部隊液壓系統污染導致的典型故障和飛行安全的事例，增強教育效果。在提高認識的基礎上，把預防液壓系統污染的每一項措施，變成每一個機務人員的自覺行動，減少和避免液壓系統的污染。

3.3 把好“五關”，使污染控制落到實處

（1）把好“油料加添關”。加入液壓系統、附件和保障設備的液壓油必須符合規定的污染度要求，各種化驗、批準手續齊全，不能認為新油就是干凈油而不檢查、不過濾；加添液壓油時要用專用的加油設備，加油器具應由良好的防塵和過濾裝置，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”。在維修活動中，拆裝液壓系統導管、附件比較頻繁，要嚴格按規定對所拆的附件、導管用玻璃紙或蠟紙進行包扎，拆裝前要清洗附件周圍，防止臟物進入系統；更換的導管要用汽油清洗干凈，并用冷氣吹干后方可裝機。

（3）把好“修理關”。機務人員必須在修理全過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，內部修理后一定要清洗干凈，避免附件在分解、裝配、調整和試驗等一系列維修活動中混入污染物。

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

（5）把好“監控關”。機務人員不僅要經常、仔細檢查油液污染狀況，還要加強對污染控制的研究分析，不斷改進污染監控的方法和手段，以便對污染實施有效控制。另外，對污染嚴重的系統清洗合格后，必須加強監控，若在20飛行小時之內系統又有嚴重污染或油濾污染指示器提前指示，則應立即再次采樣檢測，如檢測結果高出控制水平，則應視為異常情況，應查明原因、排除故障，直至合格為止；并在再次飛行后應立即進行采樣檢測，并加大污染監控的密度。

3.4 采取有效措施，做到標本兼治

（1）建立完善的監督管理制度，實行崗位責任制，對機務人員維修工作進行有效的監督和檢查，力爭使控制污染的各項規定和要求都落到實處。如液壓油和設備必須有專人保管維護；在進行液壓系統工作前和飛行前，必須按照要求做好準備和檢查工作，如檢查油量、擦干凈各動作筒的活塞桿等，使得防污染工作成為機務人員的自覺行動。

（2）建立飛機液壓油檢測與研究制度。按照規程及有關技術文件，對液壓油的化驗更換及設備的維護建立正規有效的管理機制，配備實用、簡便、高效的污染檢測設備，使其成建制成系統，加強對飛機油液污染的跟蹤監控和研究；并對每架飛機建立油液檔案，做好數據積累和分析工作，以便及時掌握系統污染狀況。

（3）定期循環清洗和更換飛機的液壓油。如空軍某部隊確定每飛行50 h(或使用1年)，對飛機液壓系統清洗1次，更換新油，可使系統故障率下降40%。

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

4 結語

軍用飛機液壓污染控制不僅是技術問題也是管理問題，必須與設計、生產和全面質量管理結合起來進行，從管理制度上加以保證。將液壓系統污染的預防與控制貫穿于整個機務維修工作過程之中，才能真正達到控制污染的目的，確保飛機液壓系統能夠安全、可靠地工作，為飛行安全打下良好的基礎。

［1］蔡迎峰．某型飛機液壓系統污染控制實踐［J］．流體傳動與控制，2010，（7）．

［2］王爐平．基于主動維護的液壓系統污染控制理論研究［D］．中國礦業大學博士論文，2010，（4）．

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

［4］馮艷秋．液壓污染控制技術的現狀和發展［J］．煤礦機械，2011，32（1）．

［5］蔡增杰．飛機構造［J］．海軍航空工程學院學報，2011，（12）.

〔編輯 李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.54