整體油箱密封檢測技術綜述

張傳璽

（上海飛機制造有限公司，上海 200436）

飛機整體油箱是利用飛機本體結構通過密封施工而形成的油密腔體，由于重量和外形的限制，燃油箱的設計力求充分利用有限的結構空間，付出較小的重量代價，增加有效載油量，從而達到減輕飛機結構重量，提高飛機續航能力的目的，因此，油箱的壽命基本等同于飛機的耐久壽命，如在飛機運營過程中因密封質量發生滲漏，僅能進行局部修補，但局部滲漏定位、修補難度較大，且質量難以保證，因此，整體油箱裝配完成后的密封檢測是關系到飛機運營壽命、使用效率的重要一環。而由于整體油箱形狀不規則，體積較大，傳統的濕式密封檢測方法如水檢法很難在檢測中應用，因此，目前整體油箱的密封檢測主要采用的方法為氣密檢測，本文就針對各種氣密檢測方法在整體油箱密封檢測中的應用進行分析探討。

1 壓力檢測法

壓力式檢測法指直接測量因泄漏引起的壓力變化，或者測試一定時間內被測對象的壓力變化量來實現，按其檢測形式的不同又可分為直壓檢測法和差壓撿測法。直壓檢測法是往被測對象中充入一定壓力的氣體，若發生泄漏，則通過一定時間后其內部的壓力值就會降低，通過對比前后的壓力差值的大小，即可判斷被測對象的氣體密封性，并計算出其泄漏量的大小，其檢測原理如圖1 所示，也就是現在常用的檢測方法。這種方法的優點是成本較低，使用技術成熟；缺點是精度較低，受檢測環境的影響較大，不過，隨著科技的進步，直壓檢測法通過增加溫度補償系統、優化檢測流程、采用更高精度的氣壓表等手段也能達到較高的檢測精度。

圖1 直壓檢測法原理圖

差壓檢測法是在直壓檢測法的基礎上改進而來，為了進一步提高檢測的精確度，排除可能的環境擾動，設置一個無泄漏的容器作為對比工件，和被測對象沖入同等壓力的氣體并使它們的充氣管路相通，待平穩后使被測對象和參考對象氣體分開，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。該方法通過增加對比組，來降低環境對檢測精度的影響，并有效提高檢測精度，其檢測原理如圖2 所示。

圖2 差壓檢測法原理圖

這種設計是將油箱和對比工件并聯，通過打開SV0 閥，穩壓氣源同時給油箱和對比工件加壓，用SV1、SV2 分別控制油箱和對比工件的加壓，待兩邊達到3PSI 后，穩壓一段時間，讀取差壓表讀數從而判斷油箱密封質量。工件可采取和油箱同種工藝制作，以盡可能排除焊接/鉚接/貼合面密封不同工藝之間的影響。這種方案的優點是提高了精度、成本較低，并做到了初步的定量檢測，缺點是對比工件的大小應盡量靠近油箱體積，占地空間較大。

2 流量檢測法

流量檢測法（質量流量檢測法和體積流量檢測法），指利用流量傳感器對被測對象加壓并測試充氣后層流小孔兩端的壓差來測出被測元件的泄漏量，該檢測法是一種檢測精度比較高的檢測方法，但是，流量檢測法對氣壓源的要求較高，需要穩定且干凈的氣源介質，流量監測法是根據差壓檢測法改進而來，在相同的工作環境下改變了檢測參數，使用流量而非壓力對密封性能進行檢測。相比壓力檢測，使用流量做參數精度更高，對油箱內部壓力的變化表現更敏感及直接。實際操作時，同樣先向油箱內沖入壓縮空氣，如油箱內有漏點，必然造成容器內氣體的流失，壓力降低，氣體在壓差作用下就會由氣源經層流小孔流向被測容器。通過讀取一段時間的流量表讀數即可對油箱密封性進行定量分析。這種方法進一步提高了檢測精度，相應的成本較高，要求的場地更大，而且流量計較壓力計更加敏感易失效，需要更頻繁的進行檢查。

3 超聲波檢測法

超聲波檢測法是向被測對象內充入一定壓力的氣體，若被測對象發生泄漏，則氣體就會從泄漏孔流出；若泄漏孔較小且雷諾數較高時，泄漏出來的氣體就會變成湍流，并且在泄漏孔附近產生一定頻率的聲波，按照該檢測法，就可以通過測量泄漏氣體聲波的頻率間接推算出氣體的泄漏。目前，超聲波檢測技術正逐漸引起人們的重視，此技術無須站外測點，可進行實時監測，不過該方法成本較高，同時，還需要大量實驗數據的積累制定標準漏率，因此，國內使用的較少。

4 鹵素檢測法

鹵素檢測法是向被測容腔充入鹵素氣體，如果有泄漏，將有鹵素氣體流出，鹵素氣體使高溫工作的鉑電極產生的正離子急劇增加，通過放大，根據電流的大小判斷泄漏情況，該檢測法目前常用的是氦質譜檢測法。

氦質譜檢漏法是利用氦質譜檢漏儀氦分壓力測量原理，實現被檢件的氦泄漏量測量。當被檢件密封面上存在漏孔時，示漏氣體氦氣及其他成分的氣體均會從漏孔泄出，泄漏出來的氣體進入氦質譜檢漏儀后，由于氦質譜檢漏儀的選擇性識別能力，僅給出氣體中的氦氣分壓力信號值。在獲得氦氣信號值的基礎上，通過標準漏孔比對的方法就可以獲得漏孔對氦泄漏量。該方法是以氦氣為示蹤氣體，使用質譜分析儀器進行密封檢測的一種檢漏方法，具有較高靈敏度，它不但能夠檢測工件的微小泄漏、漏點位置，還能應用已知漏率的標準漏孔，給出被檢工件的漏率大小。系統原理如附圖3 所示。首先，將氦氣和壓縮空氣的混合氣體（一般為1:10）沖入油箱直至壓力穩定，將檢漏儀設置完畢后，用吸槍（配罩盒以防空氣干擾）在油箱外部緩慢移動，以此檢測出泄露點，檢測過程中還可通過更換大小罩盒提高檢測效率。

對比傳統氣密法，總結氦質譜檢漏法精度極高、反應速度快。漏點定位準確，已成功應用該技術的空客系列飛機的油箱滲漏率明顯低于波音系列；與此同時，與極高的精度相匹配的是對環境的要求也較高，如環境溫濕度必須在8 ～32℃，濕度80%以下。此外，標準漏率的確定還需要大量的數據積累，應用難度較高。

圖3 氦質譜檢漏示意圖

5 結語

飛機整體油箱的氣密檢測技術迅猛發展，新技術也不斷投入使用，舊的技術也在不斷地改良，不同技術也有著不同的側重點，要求最低，成本最低的直壓法應用最廣泛，在這基礎上發展出來的流量檢測法及差壓檢測法也在逐步擴大使用范圍，以氦質譜檢漏法為代表的新技術仍未在整體油箱氣密檢測中實現廣泛使用，但已顯現出了巨大的潛力。根據自身產品的需要及自身的條件選擇最合適的氣密檢測技術，并進行適應性改進，才能確保氣密檢測的最佳效果。