整體油箱密封檢測技術(shù)分析
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摘要：本文根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)成果，針對飛機(jī)整體油箱的密封檢測對各類氣密檢測技術(shù)進(jìn)行介紹并分析各類技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，為不同條件下選擇最合適的密封檢測工藝提供技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：整體油箱；密封檢測；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)營過程中因密封質(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是關(guān)系到飛機(jī)運(yùn)營壽命、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)的濕式密封檢測方法如水檢法很難在檢測中應(yīng)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(yīng)用進(jìn)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(shí)間內(nèi)被測對象的壓力變化量來實(shí)現(xiàn)，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(fā)生泄漏，則通過一定時(shí)間后其內(nèi)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(jì)算出其泄漏量的大小，其檢測原理如圖1所示，也就是現(xiàn)在常用的檢測方法。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，受檢測環(huán)境的影響較大，不過，隨著科技的進(jìn)步，直壓檢測法通過增加溫度補(bǔ)償系統(tǒng)、優(yōu)化檢測流程、采用更高精度的氣壓表等手段也能達(dá)到較高的檢測精度。差壓檢測法是在直壓檢測法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，為了進(jìn)一步提高檢測的精確度，排除可能的環(huán)境擾動，設(shè)置一個(gè)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(wěn)后使被測對象和參考對象氣體分開，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。該方法通過增加對比組，來降低環(huán)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。這種設(shè)計(jì)是將油箱和對比工件并聯(lián)，通過打開SV0閥，穩(wěn)壓氣源同時(shí)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(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，缺點(diǎn)是對比工件的大小應(yīng)盡量靠近油箱體積，占地空間較大。
2流量檢測法
流量檢測法（質(zhì)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(wěn)定且干凈的氣源介質(zhì)，流量監(jiān)測法是根據(jù)差壓檢測法改進(jìn)而來，在相同的工作環(huán)境下改變了檢測參數(shù)，使用流量而非壓力對密封性能進(jìn)行檢測。相比壓力檢測，使用流量做參數(shù)精度更高，對油箱內(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由氣源經(jīng)層流小孔流向被測容器。通過讀取一段時(shí)間的流量表讀數(shù)即可對油箱密封性進(jìn)行定量分析。這種方法進(jìn)一步提高了檢測精度，相應(yīng)的成本較高，要求的場地更大，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超聲波檢測法
超聲波檢測法是向被測對象內(nèi)充入一定壓力的氣體，若被測對象發(fā)生泄漏，則氣體就會從泄漏孔流出；若泄漏孔較小且雷諾數(shù)較高時(shí)，泄漏出來的氣體就會變成湍流，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(shù)正逐漸引起人們的重視，此技術(shù)無須站外測點(diǎn)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，不過該方法成本較高，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，國內(nèi)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(chǎn)生的正離子急劇增加，通過放大，根據(jù)電流的大小判斷泄漏情況，該檢測法目前常用的是氦質(zhì)譜檢測法。氦質(zhì)譜檢漏法是利用氦質(zhì)譜檢漏儀氦分壓力測量原理，實(shí)現(xiàn)被檢件的氦泄漏量測量。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從漏孔泄出，泄漏出來的氣體進(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(chǔ)上，通過標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)譜分析儀器進(jìn)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(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（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(diǎn)，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(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
飛機(jī)整體油箱的氣密檢測技術(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)展出來的流量檢測法及差壓檢測法也在逐步擴(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技術(shù)，并進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，才能確保氣密檢測的最佳效果。
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作者：張傳璽 單位：上海飛機(jī)制造有限公司