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      氦質譜檢漏儀

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      飛機密封結構的研究

      飛機密封結構的研究

              摘要:密封結構廣泛的存在于飛機的各個系統中,密封劑的研究是我國航空領域的薄弱環節。通過查閱資料對飛機密封結構進行全面的了解,對結構油箱檢測內漏點、外漏點的方法進行分析,從而比較得出一種較好的檢測方法——氦質譜檢漏法。

      關鍵詞:密封結構;結構油箱;腐蝕;滲漏 


      引言 

            民用飛機的發展為人類提供了便利,而飛機結構的密封為飛行人員的生存、結構的耐久和燃油的儲放提供了保障。在現代飛機制造中隨著技術要求的不斷提高,飛機結構的密封問題也顯得尤為重要。在航空系統中因密封失效造成的故障約占整機故障的40%。

       

      飛機密封技術的概述 

        飛機的密封結構分為氣體密封結構和液體密封結構具體的密封結構有:飛機艙門密封結構、飛機前沿縫翼密封結構、整體油箱密封結構、增壓倉密封結構等,其中結構油箱屬于液體密封結構。對于密封結構損傷的修理在保證其密封性的前提下,還要保證修理的強度、剛度等性能。 

        飛機結構的密封方法有很多,而不同的部位采用的方法也不同,采用液態密封膠進行涂膠密封Z為普遍。在航空工業中,密封的材料主要有:硅膠密封劑、聚硫橡膠、聚胺脂等。硅膠密封劑具有耐輻射、耐高低溫、無毒、無污染等性能,廣泛應用于各種密封艙的密封。聚硫橡膠具有良好的耐油性,主要運用于機翼和機身整體油箱的密封。聚胺脂具有良好的超低溫性能,主要用于飛機窗門、座艙等元件的密封。 

      飛機密封結構維修的重要性 

        飛機的密封結構都有其嚴格的密封性要求,若密封結構發生嚴重的漏油或漏氣現象將會危及飛行安全,甚至會導致飛行故障。 

        飛機是一個復雜的系統,它的零件常常數以萬計,當然密封結構也相當多,如:結構油箱、飛機前沿縫翼密封結構、增壓倉密封結構等。 

      國內外現狀 

        國外密封劑向著耐油系統方向發展主要采用氟、氟硅、氟醚橡膠、乙丙橡膠和全氟醚橡膠。外露的系統主要采用乙丙橡膠和有機硅橡膠;動密封主要采用具有導熱性能和低摩擦系數的橡膠;靜密封主要采用具有在低溫下有高度的靈活性和可壓縮變形的橡膠。在整體油箱上主要采用含氟密封膠和聚硫代醚密封劑。在電子設備上主要采用氟硅和有機硅密封劑。 

            第二次世界大戰時期,美國、前蘇聯和德國開始合成橡膠的研究并在其后30年的冷戰對抗級宇航等尖端工業的發展。發動機功率加大,飛機的速度提高,系統的溫度增加原用的氯丁等橡膠已無法勝任高溫油介質的密封。從而促使一批耐高溫、多功能、長壽命的彈性體相繼誕生。 

            1958年,美、蘇等國開始了氟碳彈性體的研究,在近30年的研究路上,含氟彈性體取的了飛躍性的發展。在此期間研制出了普通氟橡膠、氟醚橡膠、全氟醚橡膠、有機硅橡膠等。 

            目前我國航空密封劑和橡膠的發展與國外還有一定的差距。50年代研制的部分材料任在部分飛機上使用,因此密封劑的發展應重點加強硅、氟硅、全氟醚等方面的研究。此外國內應加強功能型特種橡膠和密封劑基礎研究和材料研制。 

            當然我國經過幾十年的發展,在密封材料及制品方面也取得了巨大的進步。我國自主開發研制的高性能密封材料,已在航空、航天、兵器等多個方面的到了廣泛的應用。我國的靜密封材料及制品的生產已經達到了很高的水平,為航空航天提供了技術保障,也為民用車輛提供了便利。我相信,再經過十幾年的發展,我國的密封材料水平肯定會取得更加優異的成績,甚至超過一些發達國家。 

      飛機密封結構的密封形式及損傷修理 

      1 密封形式 

            飛機上的密封結構包括氣體密封結構和液體密封結構。機身增壓艙屬于氣體密封結構,而結構油箱屬于液體密封結構。各型飛機的密封結構都有其嚴格的密封性要求,如果密封結構產生嚴重漏氣或滲油現象,將危及飛行安全。因此,對于密封結構的損傷,必須采用密封修理,除保證修理強度、剛度等性能要求外,還要保證密封結構在使用條件下的密封性。 

      現代飛機的密封形式有很多,并且作用也不同。飛機的密封形式包括:緊固件密封、縫內密封、縫外密封、表面密封、混合密封。

      2 密封材料的種類 

      1. 密封膠:多為稠狀,用于刷涂或刮涂。對于雙組份以上的密封膠,必須用攪拌機進行混煉。飛機常用的密封膠為XM系            列,其中XM-15和XM-22多用于整體油箱的密封,XM-40可用于整體油箱堵縫密封,XM-22E用于整體油箱的隔板密封,DB-XM-1為新型包裝的可自行混合注射的密封劑,用于整體油箱滲漏的快速修理。 

      2. 密封膠膜:多為半固體薄片狀,可按需要裁剪成一定形狀夾在結構之間,主要用于縫內密封。 

      3. 不干性密封膠:如XM-34已用于整體油箱溝槽的注射密封,它能在飛機結構使用壽命內,處于不干,并具有黏性狀態。它在高壓力推動下可以沿溝槽運動,使之到達需要密封的部位。 

      4. 密封膩子布:是一種將織物浸透密封膠后的片狀密封材料。 

      5. 密封膩子:是一種半固體狀態的密封劑,用于敷設在結構對縫間隙內或填堵間隙較大而需要密封的地方。

      3 密封材料的技術要求: 

      1. 對金屬或非金屬要有很好的黏合力。 

      2. 具有耐老化性能,要求和飛機有同樣長的使用壽命。 

      3. 具有耐侵蝕性。 

      4. 密封膠要有良好的工藝性能。

      4 密封膠的工藝性能    

      1. 流動性:指密封材料自動流淌、填充的能力。 

      2. 堆砌性:指密封材料施工后的定性能力。密封膠在縫外填角、鉚釘頭堆砌時,要有良好的堆砌性能。 

      3. 可刮涂性:指密封膠用刮板刮涂的性能。 

      4. 可注射性:指注膠槍在一定的壓力下注射性能(一般為0.5MPa左右)。 

      5. 可噴涂性:指密封膠經有機溶劑稀釋后可噴涂的性能。 

      6. 活性期:油稱涂敷極限。指密封膠的黏度適于刮涂注射的這段時間[9]?;钚云谑橇蚧芊饽z涂敷的Z長時間,超過此極限,密封膠就會失去流動性。 

      7. 硫化期:指密封膠硫化達到正硫化點的這段時間。 

      8. 儲存期:指在規定環境下,密封膠各組分所能存放的期限。密封膠應有較長的儲存期,至少半年以上。 

      9. 施工期:又稱為裝配期限。指密封膠注射刮涂后,仍具有裝配、鉚接、螺接所必需的可塑性的這段時間。施工期一般為活性期的2~4倍。

      5 外部因素對密封膠的影響 

      1. 環境的影響:密封膠的混煉與施工應在清潔的環境中進行,否則影響密封膠的力學性能。 

      2. 溫度的影響:合適的混煉與施工溫度為(23±5)℃。 

      3. 濕度的影響:合適的混煉與施工濕度為40%~80%。

      6 密封結構修理 

      1. 縫內密封修理 

        對于滲漏范圍不大的縫內密封,可增加涂覆縫外密封膠,或同時在外表面的 滲漏點附近進行清洗后涂上一層密封膠,然后貼上一層很薄的密封布;如果縫內密封滲漏范圍較大,就得將已密封的結構分離,重新清洗,重新涂膠,重新緊固。 

      2. 縫外密封修理 

        對滲漏不大的縫外密封,應加涂密封膠,加大密封膠的涂覆面積,對滲漏范圍大的地方,需將原有密封層刮掉,清洗干凈,重新涂上密封膠。 

      3. 緊固件密封修理 

        緊固件有不嚴重的滲漏時,可使用專用的壓膠工具從結構外側釘孔周圍間隙注射進密封劑也可以采用縫外密封的同時,向縫隙加注密封膠,以增加其密封性能。 

      結構油箱的損傷及修理 

            現代飛機大多采用結構油箱,它是將機翼內部結構進行密封及防腐等處理后形成油箱,用于儲存燃油。油箱是飛機結構的一部分,在其內部常采用緊固件固定、膠接等連接方式,采用密封劑進行密封處理。 

            飛機結構油箱Z常見的滲漏部位有油箱口蓋、蒙皮接縫、緊固件、翼梁和翼肋連接的轉角處等。滲漏原因主要是由于結構變形、振動、高溫、燃油浸泡等因素造成密封材料老化、龜裂甚至剝離,失去密封作用。 

            飛機整體油箱出現滲漏,如果需要進行修理,就需要找到滲漏點,才能進行有效的修理。滲漏點分為外漏點和內漏點,外漏點一般比較容易找到,只要將油箱外表面的油液擦干凈,仔細觀察就可以找到外漏點,從而確定其滲漏等級。油箱的內漏點往往不容易找到,這是因為內漏點不一定與外漏點重合,而且內漏點可能不止一處,可能在外漏點的附近,也可能在離外漏點數米之外的某一處或幾處。因此,查找出內漏點是整體油箱滲漏排故的關鍵。

            確定油箱滲漏點的方法主要有目視法、增壓法、吹氣法、吹液法、滲透法、儀器法和氦氣法等。一般采用其中一種或兩種相結合的方法來查找內、外漏點。查找漏源是結構油箱維修至關重要的一步,也是第一步,而查找的原則是先外后內。 

            氦氣查漏法: 氦氣查漏法是目前唯一能提供所需要的靈敏度和可靠性的查漏方法,相對于以往所使用的方法是一個很大的進步。具體的步驟是:先把油箱內的余油清潔干凈, 再把漏油處的密封膠除掉。然后在外部漏油區域制作一個壓力盒,通過壓力盒由外部向油箱內部提供氦氣(惰性氣體),然后在油箱內部利用探測儀探頭進行探測,確定內漏點。(這種方法不適合探測油箱開口周圍的燃油滲漏。) 

            氦氣查漏法具有其獨特的優越性,它所需時間短、成功率高、檢查費用低、簡化了工作人員的工作步驟。

      注意事項 

      1、查找漏點時要仔細,必須找出全部漏點;

      2、在舊膠層處理時鏟膠兩端要光滑且斜面,內漏點要位于要鏟去密封膠的密封面;

      3、清洗時清洗的范圍約為涂膠面積的兩倍左右,需用不起毛的布并且確保清洗干凈;

      4、調膠時必須嚴格按比例進行均勻的調合,注意密封膠是否過期,不要使用過期的膠,不要形成氣泡,調膠時必須避免膠中混入任何外來物;

      5、涂膠時避免產生氣泡;

      6、固化時要注意控制溫度,固化的時間是隨著溫度的變化而變化的,Z佳溫度為90℉(32℃),切記密封膠的固化溫度不得超過120℉。

      展望 

            在本文對于飛機密封結構損傷的維修技術研究中,由于受到某些因素的制約,有些問題仍然值得后續探討,如氦氣查漏法的研究。本人對于氦氣查漏法的前景比較看好,將氦氣查漏法與其他方法相結合使用,應該能進一步提供檢查效率。 

            隨著我國航空工業的飛速發展,對結構油箱的維修技術也要隨之發展。個人覺得密封劑及結構油箱維修技術應向著快速維修、不拆卸式快速維修的方向發展。 








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