整體油箱密封檢測(cè)技術(shù)分析
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摘要：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果，針對(duì)飛機(jī)整體油箱的密封檢測(cè)對(duì)各類(lèi)氣密檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行介紹并分析各類(lèi)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，為不同條件下選擇最合適的密封檢測(cè)工藝提供技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：整體油箱；密封檢測(cè)；氦質(zhì)譜
飛機(jī)整體油箱是利用飛機(jī)本體結(jié)構(gòu)通過(guò)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(shè)計(jì)力求充分利用有限的結(jié)構(gòu)空間，付出較小的重量代價(jià)，增加有效載油量，從而達(dá)到減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，提高飛機(jī)續(xù)航能力的目的，因此，油箱的壽命基本等同于飛機(jī)的耐久壽命，如在飛機(jī)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中因密封質(zhì)量發(fā)生滲漏，僅能進(jìn)行局部修補(bǔ)，但局部滲漏定位、修補(bǔ)難度較大，且質(zhì)量難以保證，因此，整體油箱裝配完成后的密封檢測(cè)是關(guān)系到飛機(jī)運(yùn)營(yíng)壽命、使用效率的重要一環(huán)。而由于整體油箱形狀不規(guī)則，體積較大，傳統(tǒng)的濕式密封檢測(cè)方法如水檢法很難在檢測(cè)中應(yīng)用，因此，目前整體油箱的密封檢測(cè)主要采用的方法為氣密檢測(cè)，本文就針對(duì)各種氣密檢測(cè)方法在整體油箱密封檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。
1壓力檢測(cè)法
壓力式檢測(cè)法指直接測(cè)量因泄漏引起的壓力變化，或者測(cè)試一定時(shí)間內(nèi)被測(cè)對(duì)象的壓力變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)，按其檢測(cè)形式的不同又可分為直壓檢測(cè)法和差壓撿測(cè)法。直壓檢測(cè)法是往被測(cè)對(duì)象中充入一定壓力的氣體，若發(fā)生泄漏，則通過(guò)一定時(shí)間后其內(nèi)部的壓力值就會(huì)降低，通過(guò)對(duì)比前后的壓力差值的大小，即可判斷被測(cè)對(duì)象的氣體密封性，并計(jì)算出其泄漏量的大小，其檢測(cè)原理如圖1所示，也就是現(xiàn)在常用的檢測(cè)方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，使用技術(shù)成熟；缺點(diǎn)是精度較低，受檢測(cè)環(huán)境的影響較大，不過(guò)，隨著科技的進(jìn)步，直壓檢測(cè)法通過(guò)增加溫度補(bǔ)償系統(tǒng)、優(yōu)化檢測(cè)流程、采用更高精度的氣壓表等手段也能達(dá)到較高的檢測(cè)精度。差壓檢測(cè)法是在直壓檢測(cè)法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，為了進(jìn)一步提高檢測(cè)的精確度，排除可能的環(huán)境擾動(dòng)，設(shè)置一個(gè)無(wú)泄漏的容器作為對(duì)比工件，和被測(cè)對(duì)象沖入同等壓力的氣體并使它們的充氣管路相通，待平穩(wěn)后使被測(cè)對(duì)象和參考對(duì)象氣體分開(kāi)，在一定的時(shí)間內(nèi)，觀察被檢的部件內(nèi)壓力隨時(shí)間下降的壓力變化值，從而判斷被檢的產(chǎn)品密封性是否符合要求。該方法通過(guò)增加對(duì)比組，來(lái)降低環(huán)境對(duì)檢測(cè)精度的影響，并有效提高檢測(cè)精度，其檢測(cè)原理如圖2所示。這種設(shè)計(jì)是將油箱和對(duì)比工件并聯(lián)，通過(guò)打開(kāi)SV0閥，穩(wěn)壓氣源同時(shí)給油箱和對(duì)比工件加壓，用SV1、SV2分別控制油箱和對(duì)比工件的加壓，待兩邊達(dá)到3PSI后，穩(wěn)壓一段時(shí)間，讀取差壓表讀數(shù)從而判斷油箱密封質(zhì)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(yōu)點(diǎn)是提高了精度、成本較低，并做到了初步的定量檢測(cè)，缺點(diǎn)是對(duì)比工件的大小應(yīng)盡量靠近油箱體積，占地空間較大。
2流量檢測(cè)法
流量檢測(cè)法（質(zhì)量流量檢測(cè)法和體積流量檢測(cè)法），指利用流量傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象加壓并測(cè)試充氣后層流小孔兩端的壓差來(lái)測(cè)出被測(cè)元件的泄漏量，該檢測(cè)法是一種檢測(cè)精度比較高的檢測(cè)方法，但是，流量檢測(cè)法對(duì)氣壓源的要求較高，需要穩(wěn)定且干凈的氣源介質(zhì)，流量監(jiān)測(cè)法是根據(jù)差壓檢測(cè)法改進(jìn)而來(lái)，在相同的工作環(huán)境下改變了檢測(cè)參數(shù)，使用流量而非壓力對(duì)密封性能進(jìn)行檢測(cè)。相比壓力檢測(cè)，使用流量做參數(shù)精度更高，對(duì)油箱內(nèi)部壓力的變化表現(xiàn)更敏感及直接。實(shí)際操作時(shí)，同樣先向油箱內(nèi)沖入壓縮空氣，如油箱內(nèi)有漏點(diǎn)，必然造成容器內(nèi)氣體的流失，壓力降低，氣體在壓差作用下就會(huì)由氣源經(jīng)層流小孔流向被測(cè)容器。通過(guò)讀取一段時(shí)間的流量表讀數(shù)即可對(duì)油箱密封性進(jìn)行定量分析。這種方法進(jìn)一步提高了檢測(cè)精度，相應(yīng)的成本較高，要求的場(chǎng)地更大，而且流量計(jì)較壓力計(jì)更加敏感易失效，需要更頻繁的進(jìn)行檢查。
3超聲波檢測(cè)法
超聲波檢測(cè)法是向被測(cè)對(duì)象內(nèi)充入一定壓力的氣體，若被測(cè)對(duì)象發(fā)生泄漏，則氣體就會(huì)從泄漏孔流出；若泄漏孔較小且雷諾數(shù)較高時(shí)，泄漏出來(lái)的氣體就會(huì)變成湍流，并且在泄漏孔附近產(chǎn)生一定頻率的聲波，按照該檢測(cè)法，就可以通過(guò)測(cè)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(cè)技術(shù)正逐漸引起人們的重視，此技術(shù)無(wú)須站外測(cè)點(diǎn)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不過(guò)該方法成本較高，同時(shí)，還需要大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累制定標(biāo)準(zhǔn)漏率，因此，國(guó)內(nèi)使用的較少。
4鹵素檢測(cè)法
鹵素檢測(cè)法是向被測(cè)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(chǎn)生的正離子急劇增加，通過(guò)放大，根據(jù)電流的大小判斷泄漏情況，該檢測(cè)法目前常用的是氦質(zhì)譜檢測(cè)法。氦質(zhì)譜檢漏法是利用氦質(zhì)譜檢漏儀氦分壓力測(cè)量原理，實(shí)現(xiàn)被檢件的氦泄漏量測(cè)量。當(dāng)被檢件密封面上存在漏孔時(shí)，示漏氣體氦氣及其他成分的氣體均會(huì)從漏孔泄出，泄漏出來(lái)的氣體進(jìn)入氦質(zhì)譜檢漏儀后，由于氦質(zhì)譜檢漏儀的選擇性識(shí)別能力，僅給出氣體中的氦氣分壓力信號(hào)值。在獲得氦氣信號(hào)值的基礎(chǔ)上，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)漏孔比對(duì)的方法就可以獲得漏孔對(duì)氦泄漏量。該方法是以氦氣為示蹤氣體，使用質(zhì)譜分析儀器進(jìn)行密封檢測(cè)的一種檢漏方法，具有較高靈敏度，它不但能夠檢測(cè)工件的微小泄漏、漏點(diǎn)位置，還能應(yīng)用已知漏率的標(biāo)準(zhǔn)漏孔，給出被檢工件的漏率大小。系統(tǒng)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(wěn)定，將檢漏儀設(shè)置完畢后，用吸槍?zhuān)ㄅ湔趾幸苑揽諝飧蓴_）在油箱外部緩慢移動(dòng)，以此檢測(cè)出泄露點(diǎn)，檢測(cè)過(guò)程中還可通過(guò)更換大小罩盒提高檢測(cè)效率。對(duì)比傳統(tǒng)氣密法，總結(jié)氦質(zhì)譜檢漏法精度極高、反應(yīng)速度快。漏點(diǎn)定位準(zhǔn)確，已成功應(yīng)用該技術(shù)的空客系列飛機(jī)的油箱滲漏率明顯低于波音系列；與此同時(shí)，與極高的精度相匹配的是對(duì)環(huán)境的要求也較高，如環(huán)境溫濕度必須在8～32℃，濕度80%以下。此外，標(biāo)準(zhǔn)漏率的確定還需要大量的數(shù)據(jù)積累，應(yīng)用難度較高。
5結(jié)語(yǔ)
飛機(jī)整體油箱的氣密檢測(cè)技術(shù)迅猛發(fā)展，新技術(shù)也不斷投入使用，舊的技術(shù)也在不斷地改良，不同技術(shù)也有著不同的側(cè)重點(diǎn)，要求最低，成本最低的直壓法應(yīng)用最廣泛，在這基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的流量檢測(cè)法及差壓檢測(cè)法也在逐步擴(kuò)大使用范圍，以氦質(zhì)譜檢漏法為代表的新技術(shù)仍未在整體油箱氣密檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)廣泛使用，但已顯現(xiàn)出了巨大的潛力。根據(jù)自身產(chǎn)品的需要及自身的條件選擇最合適的氣密檢測(cè)技術(shù)，并進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，才能確保氣密檢測(cè)的最佳效果。
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作者：張傳璽 單位：上海飛機(jī)制造有限公司