支線客機主起落架減震支柱油液滲漏分析

唐皓韻 譚德寶

摘要：描述了一起國產支線客機主起落架支柱油液滲漏的排故過程，對可能造成主起落架支柱油液滲漏的原因進行了詳細分析，通過實驗和測試結果查出了故障源，并對后期相似故障的處理提出了優化建議。

關鍵詞：起落架;油液滲漏;飛機維修

飛機的起落架作為重要的承力與緩沖部件，其工作狀況的好壞直接影響著航空器的安全運行。起落架出現故障往往需要停場進行排故，從而導致航班延誤或取消。如果在故障發生之前能從一些現象中發現端倪則可以將不良影響減至最低，為后續工作開展贏得寶貴先機。

1故障描述

2016年9月某航空公司一架支線客機在執行航班前檢查發現左側主起落架減震支柱鏡面上出現油液滲漏。隨后將滲漏油跡擦干凈后，將備用密封圈切換至工作狀態。飛機完成后續航班落地后檢查發現左側主起落架減震支柱鏡面上依然有少量殘余油液滲出（見圖1）。

2主起落架減震支柱工作原理

此架飛機主起落架緩沖器為油氣分離式緩沖器，液壓油腔在上部，氮氣腔在下部，通過浮動活塞分隔油腔和氣腔。該飛機主起緩沖器剖面見圖2，主要由外筒、活塞桿、浮動活塞、阻尼閥等組成，主封圈和備用封圈位于外筒底部與活塞桿之間，封圈安裝在外筒的卡槽內，與活塞桿表面相接觸并存在相對運動。起落架內部封嚴材料是經過耐油腐蝕處理的丁腈橡膠，具有密封性、高彈性、耐磨性、抗老化能力，能在外力的作用下改變自己的尺寸，發生很大的可逆變形，特別是在受到高壓時能夠很好地起到密封作用。起落架緩沖支柱液壓油腔和外界大氣之間通過主封圈進行密封，油腔的高壓油作用在主封圈上，使其和活塞桿之間產生很高的附加接觸應力，阻止高壓油液的外泄漏。當主封圈失效導致緩沖器外泄漏時，通過切換閥將備用封圈切換至工作狀態。備用封圈和主封圈構型、材料、性能完全相同，使用備用封圈不會導致緩沖器密封性能下降。

在緩沖器密封圈下方是下軸承，作用是為內外筒的相對滑動提供支撐，軸承部位需要注入油脂潤滑，以降低內筒鍍鉻面與下軸承內表面的相對摩擦。在對減震支柱外筒注油嘴加注潤滑脂時，會觀察到綠色油脂從外筒與內筒鏡面接縫處擠出。

3排故過程及故障源分析

故障發生后，結合航線運營經驗，從可能導致緩沖支柱油液滲漏的原因進行分析。

1）導致滲漏液壓油的原因

a.密封圈變形、脫出或損傷。

b.活塞桿表面存在軸向劃傷。

c.活塞桿變形，同軸度超差。

d.外筒變形，同軸度超差。

e.外筒、活塞桿結構上存在裂紋。

f.活塞桿鏡面鍍層磨損。

2）導致潤滑脂滲出的原因

當潤滑脂封嚴出現老化，潤滑脂受到污染，粘度降低，會形成滲漏。當主封嚴失效發生液壓油滲漏時，滲漏的液壓油會流經下軸承，摻混少量潤滑脂。另外，由于減震支柱鏡面的日常保養和減震支柱上下的作動，會使下軸承潤滑脂中混雜少量殘留在鏡面上的液壓油。初步分析滲漏源時，可以通過混合液體中主要成分的比例來輔助判斷滲漏源是液壓油還是潤滑脂。

因此，為了快速確認導致故障的原因，第一步需要弄清滲漏油液的主要成分。

維修人員對滲漏液體進行了取樣并送交測試中心化驗，希望通過理化分析的辦法來得到樣本中各種油液所含比例從而輔助確認滲漏源，但由于樣本量較稀少，只能分析出送檢樣品中含有液壓油，無法通過判斷比例的方式來確認泄漏液體主要成分是液壓油還是潤滑脂。為進一步搞清楚滲漏液體主要成分，將故障主起落架送至制造廠商進行檢測和拆解。

廠商首先進行了減震支柱氣彈簧曲線測試和12小時靜態泄漏測試，12小時保壓后并沒有發現有油液滲漏到外部的情況，于是初步判斷作為防止液壓油滲漏的密封圈在靜態下功能正常。隨后對起落架減震支柱進行拆解檢查，檢查發現主起內筒鍍鉻面上有一處顏色發黑發暗的熱燒傷痕跡，外筒內部的下軸承內表面后段有磨損痕跡（見圖3）。

為了確認主起內筒鍍鉻面上顏色發黑發暗的熱燒傷痕跡和外筒內部的下軸承內表面后段的磨損痕跡在動態情況下是否會導致液壓油滲漏，制造商對支柱內筒鍍鉻表面的熱燒傷痕跡進行了無損傷檢查，未檢出基層材料有損傷。對內筒鍍鉻表面的尺寸也進行了檢測，活塞桿內徑尺寸和下軸承內徑尺寸均符合圖紙要求。在拆解過程中檢查下軸承組件時發現內表面有磨損痕跡但不影響使用，經檢查內徑尺寸仍然在尺寸公差范圍內，因此可以排除這兩處損傷造成液壓油滲漏的可能（懷疑這兩處磨損痕跡是由于潤滑脂變稀造成潤滑不充分所致）。另外，廠商還對起落架拆解后取下的密封圈進行了檢查，未發現封圈出現變形和損傷，再次驗證了之前靜態滲漏測試的結論。

結合以上檢查結果，可以排除此次故障的主要滲漏源為液壓油的可能。故障可能是由于潤滑脂粘度降低流出造成的。為驗證猜測，廠商將減震支柱拆解過程中采集的油液樣本送到實驗室進行化驗，化驗結果中檢出了水分。正常情況下，潤滑脂基礎油為聚α烯烴合成油，稠化劑為鋰基化合物，合格的潤滑脂含水量應在300ppm以下，而檢出的含水量高達10668ppm，超標100倍以上，大約占化驗樣本總質量的1%。過高的含水量會導致潤滑脂乳化、添加劑分解、粘度下降，無法附著在下軸承部位，因此潤滑脂可能是在減震支柱著陸沖擊作用和活塞桿的帶動下流出并形成滲漏的。這份化驗結果證實了之前的猜測，即起落架滲漏油液的主要成分和故障源為稀化的潤滑脂。

調查發現，此次故障的主起落架減震支柱庫存時間較長，期間此起落架未進行額外維護工作，空氣中的水汽容易對潤滑脂產生影響，而庫存時間較長也會導致水分與添加劑分離，影響潤滑脂的粘度。

4總結與建議

此次事件是一起由多種因素組合引起的滲漏故障，且從故障的發生到暴露需要一段較長的時間，一旦發生故障飛機將被迫停廠排故，導致航班延誤或者取消，為運行帶來不良的后果。對此，提出以下幾點后期維護的建議：

1）航材庫存方面應當增強對主起落架減震支柱成品件庫存期限的控制。

2）針對潤滑油脂變稀的情況，如潤滑脂已經開始變稀但未有外部滲漏等明顯表征，此時通過定期的潤滑很難將受污染的潤滑脂排除干凈，從拆解時發現的潤滑脂外觀來看，相比于正常的潤滑脂明顯更稀，粘性更差。因此，當在進行例行的起落架加注潤滑脂工作時需要留意被新潤滑脂擠出的老潤滑脂的狀態，觀察其粘度是否相當，有無變稀，從而盡早判斷油脂是否受污染。

參考文獻

[1] ARJ21-700飛機維修手冊[Z].中國商用飛機有限責任公司，2018.