主燃油泵調節器修理中污染度控制方法分析

■ 李鵬輝 胡宇超 黎強 王謙/成都航利（集團）實業有限公司

0 引言

某型發動機主燃油泵調節器（簡稱主調）用于向燃燒室供給燃油，并根據發動機狀態和外界條件變化調節供油量，保證發動機在各狀態下都能穩定工作，其性能對于發動機的正常工作乃至飛機的飛行安全至關重要。主調內部結構復雜、精密偶件多、控制精度要求高，工作中承受較高的溫度、較大的壓力，各元件相對運動頻繁，因此其對燃油的清潔度要求極高。

主調油液污染將導致飛行等級事故、事故征候和故障，嚴重危及飛行安全。針對航空修理中主調油液污染問題，本文系統地總結了污染的分類、來源、危害及特點，結合修理實際，從分解、修理、裝配、試驗、油封等各工序及環、設、人等方面著手，制訂相應的污染防護措施，切實保證修理過程中的油液清潔度符合要求。

1 污染物分類

主調油液污染物按其類型分為固體顆粒、水、空氣、微生物、化學物質等。

1） 固體顆粒。固體顆粒是最危險的一種污染物，包括金屬毛刺、飛邊、膠質、研磨粉、纖維、氧化皮、橡膠顆粒、鍍（涂）層剝落物、油垢、油液衍生化合沉淀物及高溫時生成的碳化粒子等。在各種污染物中，固體顆粒分布最廣，是引起系統故障的最重要根源，其危害方式主要是加劇元件磨損和卡滯、多余物淤積和油路堵塞、加速油液變質等。

2）水。吸收潮氣是航空煤油的一個重要特性，當其與空氣接觸時，空氣中的水分自然進入燃油系統，進而也會進入主調。當油液中水分含量超過5×10-4mg/L時，則有相當含量的分離狀態水加速油質惡化。水污染不僅使元件表面銹蝕，而且在一定溫度下會聚合生成碳氫化合物，這種膠狀物附著在零件表面起膩塞作用，影響系統性能。此外，水污染的危害還有降低潤滑性、加速燃油中微生物的生長等。

3）空氣。空氣是常見的氣態污染物。空氣中的氧對油液的氧化作用使油液化學性能產生變化，對元件產生腐蝕作用。當油溫升高或壓力降低時，在分離壓的作用下，氣體從油液中游離出來，產生氣穴，造成響應失真，系統響應靈敏度降低，甚至造成氣蝕破壞。氣蝕過程還伴隨著化學腐蝕和電解作用，都會加速金屬的腐蝕和疲勞破壞。

4）微生物。微生物種類繁多，在自然界分布極廣，可以很容易地進入燃油系統。在適合的條件下微生物數量隨著時間增長成倍增加，微生物的分泌物和腐蝕產物積聚，導致燃油中“多余物”的產生。長期嚴重的微生物污染會引發一系列的問題，如出現油濾堵塞，若不及時更換油濾、清洗燃油系統則會影響發動機的正常供油，從而造成發動機起動點火困難，使發動機無法在規定時間內順利進入慢車狀態。發動機起動時間超過了設計范圍容易引發喘振、超溫等。發動機的油濾被微生物堵塞后，當壓差達到一定值時油濾的安全活門自動打開，大量摻有微生物的燃油就會不經過油濾直接進入發動機燃燒室，對發動機的危害更大，如含有微生物的燃油燃燒后產生大量殘余物質焦結在燃油噴嘴頭部。

5）化學物質。包括異種油料、油液提煉過程中殘留的化學雜質、溶劑、油液分解作用產生的有害化學物質等，其危害方式主要是元件腐燭、油液變質。另外，燃油中的水分、礦物質為微生物的生存、繁衍創造了條件。

2 污染物來源及危害

造成主調內部油液污染的污染源可以分為固有污染物、外部侵入污染物和內部生成污染物三類。

2.1 固有污染物

固有污染物是指元件在數控加工、模壓成型時殘留在內部的金屬切削、殘渣、型砂等，這些污染物潛藏于系統內部，導致在使用初期發生故障的概率較高，元件在出廠或裝配前經過清洗和檢驗，污染可以降低但無法避免。典型案例如下。

1）某型飛機在執行飛行任務時，加速過程中推油門轉速不跟隨，導致一起二等飛行事故。事故調查結果表明，主調加速控制器擋板活門制造過程中殘留多余物，導致擋板活門密封性失效，故障件如圖1、圖2所示。

2）某型飛機第三次滑出前，飛行員推油門N2=86%左右時，推力明顯偏小，尾噴口一直處于大噴口狀態，未正常轉換，α2未起調。地面試車檢查，當N2換算至78.5%時噴口轉換為小噴口，飛參判讀各項參數正常，故障未復現。專家組調查發現，主調雙擺活門對應的離心飛重內腔有一塊金屬屑，尺寸為10.24mm×1.974mm，呈弓形條狀，為加工切削碎片。該起故障發生在地面，因而避免了一起等級事故的發生。金屬屑在離心飛重內腔位置及金屬屑尺寸如圖3、圖4所示。

2.2 外部侵入污染物

外部侵入污染物主要包括分解過程中掉入產品內部的小零件或斷裂的保險碎屑等，元件、殼體沖洗時的殘渣，修理過程中元件經研磨加入的研磨膏殘留，裝配過程中誤入的諸如棉絨纖維、塵埃、發絲等，調試及發動機試車過程中隨燃油進入的雜質等。此外，還可能包括排故和維護時不慎混入的棉絨、塵埃等。典型案例如下：

1）某型飛機在起飛爬升過程中因發動機停車而墜毀。分析表明，主調加速節流活門卡滯在打開位置，使發動機供油量降低至最小，從而導致發動機轉速和溫度逐漸降低，直至停車。造成加速節流活門卡滯的原因是主調在使用過程中隨油料混入異物。

2）某型飛機地面起動至慢車狀態轉速僅上升至40.1%，拆除起動控制器分解檢查，發現起動回油活門滯澀，后確定燃油污染超標，雜質隨燃油進入主調導致活門卡滯。

2.3 內部生成污染物

燃油系統自身工作時因元器件磨損而生成的污染物，如油泵等正常磨損產生的金屬微粒、橡膠密封件磨損或破壞所形成的橡膠顆粒、油濾的濾芯破壞等產生的脫落物、剝落的涂層碎渣及燃油中的水電化學反應所引起的金屬銹蝕等。典型案例：某飛行部隊曾發生一起回油活門膠圈斷裂造成計量活門卡滯的等級事故。

3 污染及污染故障的特點

3.1 污染的特點

1）蔓延性。污染可以傳播，當某個元件被污染時，可能傳播到整個系統。

2）隱蔽性。人的視力只能看見大于40μm的顆粒，油液中固體顆粒污染物絕大部分的粒度在40μm以下，用常規的目視方法難以發現污染跡象；附件內部盲孔、盲端、臺階等死油區由于沒有油液流動，很容易滯留污染物，即使系統油液污染度檢驗合格，依然可能有污染物潛伏。

3）累積性。由于死油區、復雜結構、分子吸附等原因，附件內的污染物容易滯留，而且時間越長累積量越大。

4）惡性循環。污染總是伴隨著機械磨損和性能劣化，這是一個“污染——磨損——加劇污染——加劇磨損——直至發生故障”的惡性循環。

3.2 污染故障的特點

1）突發性。是隨機性和隱蔽性的綜合體現，故障的發生是隨機的，沒有征候。

2）間歇性。故障的發生很短暫，能自動消失，系統重新工作又恢復正常，檢查時故障難以模擬復現。

圖1 擋板活門月牙槽邊緣異物

圖2 擋板活門座中心錐面剝落層

圖3 離心飛重內腔金屬屑位置

圖4 金屬屑尺寸比對

這兩個特點在“雙擺活門離心飛重腔殘留加工金屬屑”案例上得到很好的詮釋。前兩次滑跑均未表現出故障征候，而在第三次滑跑時出現了故障現象，這是“突發性”的表現；另外，在地面試車檢查時各項參數判讀正常，故障未復現表征了“間歇性”的特點。

4 污染防控措施

4.1 環境、設備、人員

1）環境要求

主調分解、修理、裝配、試驗及油封現場必須整潔，地面與墻壁應光滑，不易藏灰或起灰塵，無蛛網殘留，地面與墻壁清掃應無塵，各角落不存在自然污染物，無多余物。

空氣溫濕度應符合要求。

工作現場不允許存在引起污染的作業或工具，如裝配現場不能配銼刀，無分解作業等。

2）工裝設備與工具

工裝設備是指作業時所用的諸如清洗、試驗、加油等工藝設備。在設備設計與采購時就應采取措施，保證其有足夠的自凈化和防污染侵入能力。

在設計工裝設備時，應充分考慮設備的表面處理層與空氣接觸的表面在壽命期內應無銹蝕、銹斑，無脫落金屬和脫落非金屬顆粒。

用于擦拭工作臺面或設備的抹布應是低顆粒、纖維不易斷碎的潔凈織物。

3）人員要求

從事各個工序的作業人員應取得相應崗位的操作證，均應經過污染度控制的專業培訓，掌握、理解污染度控制的方法。人員衣著、穿戴要規范；人員行為、動作要規范，作業時雙手應無任何污染物，避免因其工作行為引入污染。

4.2 分解

1）分解前

產品接收時，檢查產品外觀無異常后，首先應仔細清洗殼體，避免分解過程中將外部不良物質帶入發動機內部油路或襯套中，從而引入外部污染。剪除保險時應確保無保險絲殘留，以免其進入內部油路，埋下質量隱患。

2）分解中

開始分解前，檢查各工裝、工具狀況應良好，無掉塊、卷邊及銹蝕等情況。例如，分解定壓活門、壓差活門等襯套時，金屬拔具端部倒圓應光滑，側邊應無毛刺，以免劃傷襯套內壁，引入金屬顆粒污染；分解回油活門襯套時，拔具膨脹膠圈應無缺口、裂紋，以免橡膠顆粒進入襯套內部。

3）分解后工作

元件分解后應及時清洗，清除附著的金屬或橡膠顆粒等污染物；凸輪等精密件應按規定做好油封，其余零件也應在表面涂刷油封油，防止與空氣長時間接觸產生銹蝕；油泵傳動軸應刷洗干凈其表面銹蝕，防止銹蝕加劇，滋生微生物及發生化學反應等。

4.3 修理

修理時要進行大量的修銼、研磨等，修理過程中添加的研磨膏等輔助物也會引入外部污染物，因此，必須用汽油將元件清洗干凈，必要時可借助壓縮空氣將可吹洗元件內部的雜質吹出。修理后，做好油封工作，以免引起銹蝕和微生物等污染。

4.4 裝配

裝配工作對人員的要求非常嚴格，著裝必須規范；人員暫離未封閉的產品時必須蓋上蓋布，以免多余物掉入產品；裝配前要檢查工裝狀態，零件對號；人員應養成勤洗手、零件裝配前先清洗的習慣，避免汗液接觸精密元件造成微生物及銹蝕污染。另外，裝配時慎用航空油脂及密封膠等輔助物，外場曾發生油脂堵塞溫切故障信號器油孔導致溫包報故的案例。

4.5 試驗

試驗時可能引入污染物的介質主要是燃油和壓縮空氣。另外，用于安裝工裝夾具的堵頭也可能引入污染物，堵頭裝回前須用干凈的汽油進行清洗，以免沾染纖維或灰塵等，之后涂抹滑油以確保堵頭膠圈完整無擠壓斷裂。每臺產品，必須保證其進口及出口的油液污染度化驗合格；試驗用壓縮空氣必須干燥無灰塵及纖維等固體雜質。試驗合格后用干凈的汽油清洗層板節流器、中心油濾等。

4.6 油封

除膜盒、薄膜空氣腔及其導管外，所有附件腔都必須進行油封。油封前，油封油必須加熱至110～120℃并保溫1小時，確保除掉水分。且產品附件所有腔內的燃油應排出，在油封油溫度60～80℃時進行油封。油封完成后，清洗拆除的外部保護帽蓋并擰到對應接嘴上固定。

內部油封使用的油料每次換油后應化驗一次水分、酸、堿性、機械雜質和油料顆粒清潔度。

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