飛機(jī)整體油箱口蓋密封失效形式分析及措施應(yīng)用

陳穎

摘 要 整體油箱可以更合理的利用飛機(jī)空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可減輕飛機(jī)總重量。飛機(jī)整體油箱口蓋密封性能對(duì)飛機(jī)飛行安全和續(xù)航能力有很大影響，本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)飛機(jī)整體油箱口蓋失效形式及原因進(jìn)行分析，并提出了解決措施，對(duì)提高飛機(jī)整體油箱密封質(zhì)量有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 整體油箱;密封失效;口蓋

現(xiàn)代飛機(jī)為提高空間結(jié)構(gòu)利用率增加儲(chǔ)油量，將機(jī)身或機(jī)翼設(shè)計(jì)為整體油箱，從而提升飛機(jī)的續(xù)航能力。目前波音777和空客A380等大型民用旅客機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)均采用機(jī)翼整體油箱。如F22戰(zhàn)斗機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括機(jī)翼和駕駛艙及兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，整體結(jié)構(gòu)十分緊湊，但儲(chǔ)油量卻能達(dá)到8.2t，如此大的儲(chǔ)油能力歸功于機(jī)翼整體油箱的設(shè)計(jì)。雖然整體油箱的優(yōu)點(diǎn)一目了然，但飛機(jī)整體油箱的密封技術(shù)非常復(fù)雜，近幾年因飛機(jī)整體油箱密封失效造成的事故屢屢發(fā)生，而油箱口蓋屬于整體油箱的薄弱環(huán)節(jié)，也是密封失效的多發(fā)區(qū)，因此對(duì)整體油箱口蓋的密封失效分析研究就變得相當(dāng)重要。

1飛機(jī)整體油箱口蓋密封形式

飛機(jī)整體油箱口蓋多為口蓋、口框結(jié)構(gòu)形式，口蓋通常是依靠四周膠圈來密封，然后用緊固件固定?？谏w膠圈密封有溝槽密封和膠墊密封兩種。溝槽密封：在口蓋或口框上設(shè)置溝槽，溝槽內(nèi)安放密封材料實(shí)現(xiàn)密封。膠墊密封：在口蓋和口框之間夾彈性密封膠墊。另一種常用的密封形式為密封膠口蓋擠壓密封。密封膠密封法即將密封膠刮涂在口框上，再將口蓋壓緊到密封膠上，使密封膠完全填滿口蓋、口框之間，從而起到密封作用。目前我國(guó)飛機(jī)整體油箱口蓋密封形式大多采用密封膠圈密封法和密封膠口蓋擠壓密封法[1]。

2油箱口蓋失效的原因分析

由于飛機(jī)飛行時(shí)整體油箱受力較大且復(fù)雜，飛行環(huán)境及停放環(huán)境惡劣，飛行時(shí)間較長(zhǎng)，特別是油箱口蓋為可拆卸結(jié)構(gòu)，多次拆卸更易造成油箱口蓋密封失效，導(dǎo)致飛機(jī)整體油箱出現(xiàn)漏油的風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)飛機(jī)整體油箱口蓋密封失效形式進(jìn)行分析總結(jié)，并制定行之有效的應(yīng)對(duì)措施，是提高飛機(jī)整體油箱口蓋密封性能的重要途徑。

2.1 設(shè)計(jì)因素

密封膠圈密封法。此類結(jié)構(gòu)對(duì)膠圈與口框接觸面積大小及接觸位置的要求都較高，膠圈與口框接觸面積過小，或接觸位置不合理，都會(huì)降低口蓋密封性能。某型飛機(jī)曾采用彎邊-直邊相結(jié)合的口框結(jié)構(gòu)形式，由于彎邊和直邊過渡處需設(shè)置止裂孔，導(dǎo)致此處密封膠圈與口框接觸面積過小，出現(xiàn)密封性能差的現(xiàn)象。

口蓋擠壓密封法。此類結(jié)構(gòu)要求涂覆較厚的密封膠，以至口蓋擠壓密封操作時(shí)，足夠厚度的密封膠能夠均勻的從口蓋邊擠出，密封膠能填滿整個(gè)口框。某型飛機(jī)口蓋擠壓密封操作曾出現(xiàn)過膠層厚度過薄的現(xiàn)象，導(dǎo)致密封失效的情況。

2.2 裝配因素

口蓋密封圈因素。在飛機(jī)裝配過程中，出現(xiàn)帶密封膠圈口蓋安裝完成后，口蓋邊緣處滲油現(xiàn)象，更換同型號(hào)口蓋后，口蓋邊緣滲油現(xiàn)象消失。此類口蓋密封失效問題，多由于口蓋密封膠圈失效造成。

密封膠涂覆厚度因素。飛機(jī)整體油箱口蓋大多位于飛機(jī)外表面，由于外表面直接影響飛機(jī)整體氣動(dòng)外形，因此對(duì)飛機(jī)表面口蓋的階差及間隙要求非常嚴(yán)格。擠壓密封形式的口蓋，對(duì)密封膠的涂覆厚度也有較高的要求。密封膠膠層厚度不夠會(huì)直接導(dǎo)致密封失效[2]。

緊固件安裝因素。無(wú)論哪種形式的口蓋密封，都需要通過口蓋與口框間的緊固件來輔助密封?？谏w螺栓安裝時(shí)過緊或未擰緊到位都會(huì)影響口蓋密封性能，同時(shí)螺栓安裝順序也會(huì)影響口蓋密封性。

3改進(jìn)措施

3.1 口蓋、口框結(jié)構(gòu)優(yōu)化

密封膠圈密封法。對(duì)膠圈與口框接觸面積大小及接觸位置的要求都較高，口蓋密封圈邊緣相比口框彎邊位置，不應(yīng)超過彎邊位置，且盡量采用一體式彎邊口框，避免彎邊-直邊式口框止裂孔處接觸面積過小影響密封性能。

擠壓密封型密封方式。在進(jìn)行口蓋與口框設(shè)計(jì)時(shí)，口框的下陷設(shè)計(jì)要預(yù)留足夠的密封膠涂覆空間，建議下陷量一般不小于1mm。

3.2 口蓋存儲(chǔ)方法的改進(jìn)

口蓋上的密封膠圈多為丁腈橡膠，根據(jù)丁腈橡膠的物理特性，帶密封膠圈的口蓋應(yīng)存放在密封的塑料袋中，口蓋安裝前，不要打開包裝，勿使口蓋膠圈長(zhǎng)期暴露在空氣中，以免影響膠圈的彈性。如有必要，按使用規(guī)范用航空燃油浸泡膠圈的方法，恢復(fù)或加強(qiáng)密封圈的彈性，保證口蓋密封性能。

3.3 涂膠工藝方法的改進(jìn)

嚴(yán)格按照口蓋擠壓密封的工藝流程進(jìn)行密封膠的涂覆，控制涂膠現(xiàn)場(chǎng)的溫、濕度要求，溫度控制在15℃～30℃，相對(duì)濕度為30%～70%。以HM109密封膠為例，口蓋擠壓密封的一般工藝流程為：打磨漆層→涂潤(rùn)滑脂→除油清洗→涂底涂→刮涂密封劑→涂潤(rùn)滑脂→安裝口蓋→清理多余物。

3.4 密封膠層厚度的控制

裝配時(shí)可對(duì)口蓋、口框進(jìn)行無(wú)膠狀態(tài)預(yù)裝配，將不小于1mm的金屬墊片安裝在口蓋、口框之間，模擬密封膠層厚度，以保證口蓋擠壓密封裝配時(shí)密封膠層厚度符合要求。

3.5 緊固件安裝的改進(jìn)

安裝密封口蓋緊固件時(shí)，不應(yīng)過度擰緊螺栓，應(yīng)根據(jù)密封膠圈或密封膠的抗拉、抗壓性能，選擇合理的擰緊力矩，避免因擰緊力矩過大，造成密封膠圈的壓縮永久變形及對(duì)密封膠層的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致口蓋密封失效。

安裝密封口蓋緊固件時(shí)，應(yīng)先預(yù)擰緊螺栓，再依次擰緊到位，不要一次將某一螺栓擰緊到位，以免因螺栓擰緊力不均勻影響膠層或膠圈密封性能[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

對(duì)飛機(jī)整體油箱口蓋密封失效形式及原因進(jìn)行分析，是提高飛機(jī)整體油箱密封性能的基礎(chǔ)。飛機(jī)飛行過程中受力復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，油箱口蓋密封失效，會(huì)對(duì)飛機(jī)的飛行安全及使用壽命造成較大的影響及經(jīng)濟(jì)損失。因此，在試驗(yàn)和理論計(jì)算判斷密封結(jié)構(gòu)的密封性能的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)油箱口蓋密封失效形式及原因進(jìn)行分析研究，并在口蓋、口框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、密封膠涂覆工藝、緊固件安裝工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)降低油箱口蓋失效風(fēng)險(xiǎn)，提高油箱口蓋密封性能有著重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 李緒忠，李素琴.大飛機(jī)整體油箱用密封劑性能分析及應(yīng)用[J].航空工程進(jìn)展，2015（3）：372-376.

[2] 胡榮霞.無(wú)人機(jī)金屬燃油箱的設(shè)計(jì)方法研究[J].航空科學(xué)技術(shù)， 2012（3）：53-55.

[3] 趙寶華.金屬整體油箱結(jié)構(gòu)密封性能分析[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2012.