張世偉，黃占亭，呂陽陽

(61769部隊，山西 文水 032100)

超聲波清洗法在直升機發(fā)動機定檢中的應用

張世偉，黃占亭，呂陽陽

(61769部隊，山西 文水 032100)

滑油濾、燃油濾以及空氣濾被喻為發(fā)動機的“保護神”，在直升機發(fā)動機定檢時進行清洗檢查是必不可少的環(huán)節(jié)。分析了油濾、氣濾清洗的重要性。為解決傳統(tǒng)清洗方法清洗孔隙難、潔凈度差、效率低等問題，將超聲波清洗技術(shù)用于油濾、氣濾等部附件的清洗中。通過實際保障單位在直升機發(fā)動機定檢中的應用，證明超聲波清洗技術(shù)提高了濾芯的清潔度，并且在經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境方面都優(yōu)于其他清洗方法，適用于直升機發(fā)動機定檢中部附件的清洗工作。

濾芯； 超聲波清洗 ； 直升機發(fā)動機定檢

0 引言

發(fā)動機的定期維修一般應完成計劃常規(guī)類檢修、計劃非常規(guī)類檢修和定檢中對缺陷或者故障附加工作的處理等三類工作。在計劃常規(guī)類檢修中，滑油濾、燃油濾、空氣濾以及發(fā)動機空氣管接頭的清洗檢查是必不可少的工作，滑油濾、燃油濾以及空氣濾簡稱為發(fā)動機的“三濾”。 清洗三濾的作用,一方面是保證濾芯的潔凈，防止因堵塞而影響系統(tǒng)正常工作；另一方面是便于目視檢查有無破損、變形等，避免造成滲漏而影響過濾效果。所以三濾清洗要求無油污、無塵埃、無雜質(zhì)等。

隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，各類濾芯的過濾能力向微米級提升，傳統(tǒng)的手工清洗方法清洗不干凈且費時費力，已不能滿足微米級濾芯的清洗需求。因此，本文針對直升機發(fā)動機各類濾芯的超聲波清洗技術(shù)的應用展開研究。

1 超聲波清洗原理及特點

1.1超聲波清洗的原理

超聲波是一種波，波就有波峰與波谷。在波谷處形成微氣泡而在波峰處氣泡破裂，瞬間釋放能量。在理論上，其瞬間溫度與瞬間壓力分別高達上千攝氏度和幾百至幾千大氣壓[1]。這種超聲波空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物，使他們分化于溶液中。蒸汽型空化對污垢的反復直接沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離，氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡立即“鉆入”振動使污層脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，超聲波在清洗液中傳播時會產(chǎn)生正負交變的聲壓，形成射流，沖擊清洗件[2]。所有這些作用，能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴散作用，加速可溶性污物的溶解，強化化學清洗劑的清洗作用。超聲波的清洗作用主要包括超聲波本身具有的能量作用，空穴破環(huán)時釋放的能量作用以及超聲波對媒液的攪拌流動作用等[3]。

1)超聲波的能量作用

超聲波具有很高的能量，它在傳媒液體中傳播時，把能量傳遞給傳媒質(zhì)點，傳媒質(zhì)點再將能量傳遞到清洗對象物表面并造成污垢解離分散，在聲波傳播過程中，傳媒質(zhì)點獲得一定的動能和一定的加速度。質(zhì)點振動加速度αm大小符合下列公式：

式中，ρ為媒質(zhì)密度；c為聲波在媒質(zhì)中的傳播速度；f為超聲波頻率；I為超聲波強度或輸出的功率密度(W/cm2)。超聲波傳遞給傳媒質(zhì)點的能量是與超聲波頻率和輸出功率密度成正比的，在相距半波長的兩點處，振動周相相反，即一點的加速度達到極大值時，另一點就達到負的加速度極大值，對于半波長為1mm的高頻超聲波，在這么小的距離中就要出現(xiàn)方向相反的相當于重力加速度數(shù)百萬倍的加速度變化以及成千大氣壓的聲壓壓強的變化，因此高頻超聲波的能量作用是異常巨大的。

2)空穴破壞時釋放的能量作用

超聲波以正壓和負壓重復交替變化的方式向前傳播，負壓時在媒體中造成微小的真空洞穴，這時溶解在媒液中的氣體會快速進入空穴形成氣泡，而在正壓階段，空穴氣泡被絕熱壓縮，最后被壓破，破裂瞬間會對空穴周圍的液體或固體產(chǎn)生上千個大氣壓的高壓沖擊，這種巨大的能量能把物體表面的污垢薄膜擊破而達到去污的目的。空穴破裂時產(chǎn)生的高壓符合以下公式：

式中，p為空穴界面壓力；P0為標準大氣壓；r0為空穴最初半徑；r為破裂前最大半徑。

1.2超聲波清洗的特點

超聲波通過在液體中的空化乳化作用以及振動摩擦作用對清洗件表面進行清洗，原理獨特，效果明顯，主要有以下特點[4]：

1)精度高，適用性強

超聲波振動在清洗液中所引起的振動速度，能夠在很大程度上促使表面上的污染物受到持續(xù)的沖擊。所以，從整體上看，只要是液體能夠達到的部位都具有一定的清洗作用，例如，在濾芯表面的空穴、狹縫和深孔都能夠得到清洗。

2)速度快，效率高

超聲波清洗相對于常規(guī)清洗方法在除污、除垢方面要快得多。對于油濾這種小型部附件，一次可以清洗多件，裝配件無需拆卸也可清洗，既節(jié)省了裝配時間，又縮短了清洗時間，生產(chǎn)效率大大提高。

3)環(huán)保綠色，潔凈度高

超聲波的振動和乳化作用能夠除去和加速溶解污染物，強化清潔劑的清潔作用，甚至能夠不依賴清潔劑的清潔作用，可直接使用蒸餾水達到一定的效果。因此可以減少清潔劑的使用，尤其是傳統(tǒng)清洗方法中各種洗滌油料的使用，既提高了經(jīng)濟效益，又保護了環(huán)境。

2 超聲波清洗濾芯

2.1超聲波清洗裝置

超聲波清洗裝置[5]主要由電源、電磁振蕩器、超聲換能器、清洗槽和清洗液五部分組成，如圖1所示。由圖可以看出，本超聲波清洗裝置選用的是喇叭狀換能器，它起直棒狀的換能器，它的換能效率更高，且對不銹鋼板表面空化腐蝕小，清洗槽的壽命更長。

2.2超聲波清洗檢查流程：

濾芯等部附件→超聲波清洗→超聲波漂洗→無水乙醇脫水→潔凈高壓空氣吹干→檢查濾芯等部附件。具體清洗參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 超聲波清洗基本參數(shù)

1)超聲波清洗：清洗槽底部裝喇叭形換能器，超聲波發(fā)生器，外部接電磁振蕩器，選擇頻率為28kHz，功率3kw，清洗液溫度設(shè)置為50～70℃,進行超聲波清洗。

2)超聲波漂洗:使用50～70℃熱水對油濾進行超聲波漂洗，去除剩余油污及清洗液。

3)無水乙醇脫水:使附著在油濾空隙及表面的水珠大部分去掉，為下一步吹干節(jié)約時間，提高金屬表面的光亮度，便于后面進行目視檢查。

4)高壓冷空氣吹干：通過冷氣瓶供氣，對油濾進行全角度吹干，防止有殘留水珠進入系統(tǒng)影響發(fā)動機工作穩(wěn)定性。

2.3超聲波清洗效果檢查

超聲波清洗后，濾芯表面潔凈無污物，金屬網(wǎng)孔無殘留金屬屑，目視檢查效果好。而手工清洗后的濾芯濾網(wǎng)表面有殘留油污，網(wǎng)孔有金屬屑，需要反復清洗，甚至需要用鑷子之類的工具才能將金屬屑取出來，費時費力，且容易人為破壞網(wǎng)孔。在清洗現(xiàn)場，通過目視觀察以及用干凈不起毛的布對清洗對象表面擦拭，根據(jù)布臟的情況進行簡易定性判斷。圖2、圖3是兩種方法的清洗效果對比圖。

通過以上兩種方法的清洗試驗直接對比，可以發(fā)現(xiàn)超聲波清洗的效果更好。另外，經(jīng)手工清洗和超聲波清洗后的油濾重新安裝在發(fā)動機上進行定期追蹤檢測，具體檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 發(fā)動機燃油濾入口壓力檢測

通過以上監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)，隨著時間的增長，手工清洗后的油濾入口壓力相對超聲波清洗的油濾要增長得快，即油濾堵塞得快。通過以上比較可見，超聲波清洗技術(shù)的優(yōu)勢更加明顯。

3 結(jié)語

超聲波清洗技術(shù)適用于現(xiàn)代高精密、高清潔度產(chǎn)品發(fā)展的要求，必將得到普遍應用。此項技術(shù)在航空維修領(lǐng)域的使用較晚，但可以肯定，超聲波清洗技術(shù)在直升機發(fā)動機部附件清洗中將發(fā)揮越來越重要的作用。通過這項研究，也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如：與傳統(tǒng)清洗方式相比，使用便捷性還有待提高，尤其是在快速機動維修方面亟待研究開發(fā)。

[1] 周雅文，徐寶財， 韓 富．中國工業(yè)清洗技術(shù)應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．中國洗滌用品工業(yè)，2010( 01) : 33-36．

[2] 陳思忠．超聲波清洗技術(shù)與發(fā)展[J]．清洗技術(shù)，2004(02) : 7-12．

[3] 梁治齊．實用清洗技術(shù)手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2005．

[4] 李丙才，傅建青，蔣銘潮．超聲波清洗機的自動化控制[J]．設(shè)計與研究，2008(6):52-53 ．

[5] 王江山，宮傳偉，王憲鋒．超聲波清洗機在清洗裝滾子的塑料盒中應用[J]．清洗技術(shù)，2004(10) : 26-28．

ApplicationofUltrasonicCleaninginHelicopterEnginePeriodicalInspection

ZHANG Shiwei，HUANG Zhanting，LV Yangyang

(61769 PLA Army ，Wenshui 032100，China)

Lubricating oil filters, fuel filters and air filters are referred to as the “protection gods” of the engine. Cleaning and checking the helicopter engine during its scheduled inspection is an essential part. The importance of oil filtration and gas filtration cleaning was analyzed. In order to solve the problems of difficult cleaning, poor cleanness and low efficiency of traditional cleaning methods, ultrasonic cleaning technology was used in the cleaning of oil, gas and filter parts. Through the actual security units in the helicopter engine application test, proved that ultrasonic cleaning technology to improve the cleanliness of the filter, and was superior in both economic and environmental aspects of other cleaning methods applied to helicopter engine set cleaning central accessories inspection.

filter; ultrasonic cleaning; helicopter engine periodical inspection

2017-09-18

張世偉(1985-)，男，漢族，山西忻州人，機械助理工程師，在讀碩士研究生，研究方向：計算機數(shù)控技術(shù)及工業(yè)設(shè)備自動化

1673-1220(2017)04-046-03

V267+.23; TB559

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