飛機油箱密封檢漏技術研究

范進步

（航空工業成都飛機工業（集團）有限責任公司，四川 成都610092）

飛機整體油箱是利用飛機自身機體結構通過密封裝配形成的腔體，設計在規劃飛機性能時，由于重量及外形的限制，設計會充分利用有限的結構空間，增大油箱，增加機體載油量，從而實現飛機遠程續航能力[1]。飛機油箱等同于飛機的耐久壽命，如果在服役過程中因密封質量發生滲漏，不可能對油箱重新清除全面密封，僅能進行局部修補，但局部修補難度比較大，且質量難以保證，因此整體油箱的密封質量必須嚴格把關。飛機密封檢測為密封質量控制的一種有效手段，為最后一道關卡，為油箱密封質量提供有力保障。傳統的檢測方法如氣密檢測法、油密檢測法，操作周期長，出現滲漏后排除難度大，需要一種新型的檢測技術來彌補不足，本文主要通過開展傳統試驗方法及新式檢測方法的統計、對比、試驗，來對后續的飛機油箱密封檢測提供可選擇的辦法。

1 飛機整體油箱密封制造工藝流程

飛機油箱裝配作為飛機裝配中重要的一環，整個密封操作有著嚴格的流程，用以保證飛機裝配中的密封性。油箱密封裝配流程示意見圖1.

圖1 油箱密封裝配流程

2 國內飛機油箱傳統密封檢測方法

飛機在整體油箱密封裝配完成后，需進行氣密試驗及油密試驗來檢測油箱的密封性，因油密試驗時航空煤油的高滲透性，需要先進行氣密試驗驗證密封性，從而提高后續油密試驗的合格率，降低工人的排故勞動強度[2]。氣密試驗及油密試驗檢測方法示意見圖2.

圖2 氣密試驗及油密試驗檢測方法

3 國內飛機油箱密封試驗新型檢測方法

國內航天系統或者部分航空主機廠已經采用新型檢測方法：差壓檢漏方法及氦質譜檢漏方法，即差壓檢漏技術用于代替氣密試驗、氦質譜檢漏技術用于代替油密試驗[3]。

3.1 差壓檢漏方法

向被檢的部件充壓后設計規定的壓力值的氣體，待被檢測的部件和基準物內壓力和溫度達到穩定和平衡后，在一定的時間內，觀察被檢的部件內壓力隨時間下降的壓力變化值，從而判斷被檢的產品密封性是否符合要求。

3.2 氦質譜檢漏方法

氦質譜檢漏方法包含：真空負壓檢漏法、正壓檢漏法、最小漏率檢漏法。3.2.1真空負壓檢漏法

將被檢件腔體抽成真空，形成內部氣體壓力低于外部大氣壓的狀態，再將示漏氣體氦氣噴施于被檢件外表面，如果被檢件外表面有漏，氦氣通過漏孔進入被檢件內部，利用檢漏儀將漏進的氦氣檢測出來，從而判斷出漏孔的位置及大小[4]。

3.2.2 氦質譜正壓檢漏法

將被檢件內部充入一定氦氣，形成容器內氣體內部壓力高于外部大氣壓的狀態，如果被檢件器壁上有滲漏，示漏氣體通過漏孔漏出被檢件，采用氦質譜檢漏儀，用吸槍在大氣環境下獲得漏出的示漏氣體并檢測出來，從而判斷出漏孔的位置及大小[5]。

3.2.3 氦質譜最小漏率檢漏方法

計算氦質譜檢漏儀最小可檢漏率：

公式中：I是儀器輸出指示的穩定信號值（Pa·m3/s）；In是儀器輸出指示的本底噪聲（Pa·m3/s）；I0是儀器輸出指示的本底（Pa·m3/s）；Q0是標準漏孔的漏率（Pa·m3/s）。

△I=I-I0

4 實踐應用

目前成飛在某型機機翼密封試驗中采用差壓檢漏技術及氦質譜檢漏技術。

4.1 機翼裝配流程圖

某型機機翼裝配時，工藝根據飛機結構形式，劃分合理的工藝分離面，制定嚴格的操作流程，保證飛機裝配的準確性。機翼裝配流程示意見圖3.

圖3 機翼裝配流程

4.2 機翼下壁板密封檢測

機翼下壁板密封裝配完成后，確定合理的檢測點，采用真空負壓檢漏方法對下壁板釘孔處進行檢漏，檢查漏率是否小于額定值，發現有漏源大于該值，然后用吸槍罩盒縮小范圍，直至查出具體的孔徑漏源。下壁板檢測示意見圖4.

圖4 下壁板檢測

檢測結果：機翼下翼面1083左右釘孔，發現不多于4個釘孔的漏率值大于額定值，檢測用時1 s.

4.3 對油箱區干燥管進行氦質譜檢漏

對干燥管的一端封堵，另一端充入氦氣，用吸槍對干燥管連接處進行檢漏，漏率大于額定值的，予以排除。

4.4 整體油箱檢漏

差壓檢漏法+正壓檢測法+最小漏率檢測法，在上壁板裝配完成后，對整個機翼充入1∶10比例的氦氣和壓縮空氣混合物，充壓達到規定值，保持一定時間，保證壓降不大于某一值。將檢漏儀設定最小漏率額定值，用吸槍罩盒在翼面進行緩慢移動，當某釘孔漏率超過額定值時，設備進行提示，從而快速查找漏源，對故障予以予以排除。氦質譜檢漏操作方法示意見圖5.

圖5 氦質譜檢漏操作方法

4.5 試驗驗證

為驗證上述氦質譜檢漏技術的準確性，對油箱采用傳統油密試驗檢測方法進行最后確認：向油箱內注入容積一定比例的煤油，先進行常壓停放，然后模擬高壓狀態試驗，檢測機翼是否有漏油現象。檢測結果：一次性油密試驗合格。

4.6 試驗數據對比

為進一步對比新型檢測技術的優越性，選取了8架機翼，分別采用傳統檢測方法及新型檢測方法，并記錄相應的檢測時間，對比效果見表1.

表1 新型檢測方法與傳統檢測方法時間對比圖

架次方法詳細流程用時（小時）合計（小時）架次方法詳細流程用時（小時）合計（小時）機翼下壁板密封檢測 1.3機翼下壁板密封檢測 1.5新型3.2干燥管檢測 0.25 干燥管檢測 0.5 3.55新型3整體機翼檢測 2 整體機翼檢測 1.2 7傳統整體機翼氣密檢測 2.9 31.9 傳油密時間 29 油密時間 30統整體機翼氣密檢測 2.9 32.9機翼下壁板密封檢測 1.35機翼下壁板密封檢測 1.4新型3.45干燥管檢測 0.4 干燥管檢測 0.15 3.45新型4整體機翼檢測 1.7 整體機翼檢測 1.9 8傳統整體機翼氣密檢測 3.1 31.6 傳油密時間 28.5 油密時間 27統整體機翼氣密檢測 3.3 30.3

5 存在的不足及改進的方向

5.1 存在不足

（1）對下壁板進行單釘漏率檢測時，前期需要大量的準備工作，包含：在壁板上粘貼膩子條，貼真空薄膜袋，占用大量時間。

（2）氦質譜檢漏技術僅僅應用機翼部位，機身及其他部位因其結構特性還未采用，有待進一步的摸索。

（3）因為氦質譜檢漏技術在飛機密封試驗中還處于新興階段，如要全面推廣代替整體油箱密封試驗，后續需要幾十甚至上百架飛機的驗證。

5.2 改進、推廣方向

設備吸槍罩盒的優化：訂制部分面積大小不等的罩盒，罩盒與飛機結構接觸面要有新式的膠墊，能夠保證檢測時罩盒與結構接觸密封性，從而取消真空負壓檢測時粘貼膩子條及真空膜套。通過更換不同大小面積的罩盒，快速發現滲漏源及漏率，節約檢測時間及資金。

6 結束語

根據不同的結構形式，選擇不同的氦質譜檢測方法，可以有效地提高油箱密封裝配檢測的效率，降低勞動強度，通過機翼氦質譜檢漏的方法應用，可以準確地判斷機翼油箱密封性能，同時實現過程監控。后續結合飛機不同部位相似的結構形式，選取較為平整的機身進氣道部位，可以采用真空負壓法進行檢測，提前發現漏源，不斷拓展延伸，最終全面應用于機身油箱區。