■ 趙斌 張勇 曾晶/海航航空技術(shù)有限公司

0 引言

波音737NG 機隊航線橫跨南北，在冬季運行時因南北溫差大，液壓油體積會產(chǎn)生相應(yīng)的膨脹或收縮，帶來維護中反復(fù)勤務(wù)的問題。若勤務(wù)不當(dāng)，嚴重時將導(dǎo)致低壓燈亮或污染引氣/空調(diào)系統(tǒng)。冬季液壓油量檢查和勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂應(yīng)非常嚴謹，從勤務(wù)工作量、油量安全性和避免系統(tǒng)污染等多要素中找到合適區(qū)間。本文將從液壓油性能、系統(tǒng)容限、溫度影響等方面對檢查勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)做出分析。

1 液壓油和液壓系統(tǒng)容限

1.1 液壓油

目前，本集團波音737NG 機型均使用美孚五型阻燃磷酸酯液壓油（HyJet V），相比四型液壓油，具有更好的熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性、高低溫流動性（運動黏度）、抗磨性和抗腐蝕性。

1.2 液壓系統(tǒng)容限

日常勤務(wù)中，液壓系統(tǒng)A/B 系統(tǒng)油箱的油量通過油箱本體機械表頭和駕駛艙DU 讀取。

油箱本體表頭為浮子直讀式，如圖1 所示，通過浮子位置和傳感器中線之間距離的變化引起電位計的變化，電位計帶動指針給出相應(yīng)指示，指示主要為0、RFL 和F 刻度，沒有精確的讀數(shù)，僅作為勤務(wù)門檻參考。

機上DU 顯示來自于液壓油量傳感器，液壓油量指示與實際油量對應(yīng)關(guān)系如表1 所示，“100%”對應(yīng)于油量表的F 位，“76%”對應(yīng)于油量表的RFL 位。

表1 液壓油量指示與實際油量對應(yīng)關(guān)系

經(jīng)過對比研究，實際油量表指示和DU 指示都只是對油箱內(nèi)油量體積的有限指示，油箱油量還有一定的裕度空間。與波音深入探討后得出下述結(jié)論：

1）通過油箱油量機械指示只能了解油量的大概區(qū)間，對于FULL LEVEL以上的情況則無法有效判斷具體值；

2）油箱油量DU 顯示對于超過106%以上的情形無法識別真實油量；

3）傳感器的各個位置由浮子距離傳感器中線距離決定，如表2 所示。經(jīng)過測算，油量百分比和距離為非線性關(guān)系，傳感器MAX 位置為106%，OVERFULL 位 置 為116%。 結(jié) 合 油箱和傳感器CMM 可知，傳感器浮子BOTTOM到OVERFULL的運動范圍（兩個位置有止擋）和油箱高度（A 油箱為15.5in，B 油箱為23.5in）的差值大，說明在116%以上油箱仍有一定容積裕度。還可看出，由于A 油箱小于B 油箱，受膨脹影響也更大一些。

表2 油量傳感器浮子高度與油量對應(yīng)關(guān)系

2 液壓油量影響因素

2.1 溫度

溫度作為主要影響因素，從以下兩個方面體現(xiàn)：

3) 在減速制動過程中，陣列間以及陣列與信號發(fā)射氣槍均逐漸靠近，母艦減速緩和了陣列變形狀態(tài)下的間距變化；若減速制動過程中的加速度過大，會導(dǎo)致陣列自身的擺動加劇從而使得分支陣列難以保持平衡。因此,在減速制動過程中陣列A、陣列B無法繼續(xù)保持平行前進。

1）液壓油本身的膨脹。任何液體都有熱脹冷縮的特性，體積變化取決于其對應(yīng)的膨脹系數(shù)。根據(jù)體積膨脹系數(shù)計算公式V2=V1[1+?（T2-T1）]，其中V2是T2℃時的體積，V1是T1℃時的體積，?為熱膨脹系數(shù)，參考阻燃磷酸酯液壓油（HyJet V）性能介紹可知，溫度范圍25℃～100℃的熱膨脹系數(shù)為0.00086。

2）液壓系統(tǒng)內(nèi)部的氣體膨脹。溫度上升，氣體分子的動能增加，壓強增大，導(dǎo)致氣體體積變大，從而液壓油量增加。

為更好地計算不同溫度和不同體積下的膨脹數(shù)據(jù)，從QAR 數(shù)據(jù)中摘取跨度最大的三亞到哈爾濱的液壓油量變化數(shù)據(jù)。如圖2 所示，橫坐標(biāo)為哈爾濱（出港）三亞（進港）實時溫差，縱坐標(biāo)為A 和B 系統(tǒng)油量的變化差。從落點分布看，在20℃～40℃區(qū)間油量差值與溫度差值接近線性關(guān)系，對應(yīng)關(guān)系為：YA=0.28XA+2.84（其中0.28 為斜率，2.84為斜距），YB=0.18XB+6.1（其中0.18 為斜率，6.1 為斜距）。

從圖2 中可以看出：

圖2 液壓油量隨溫度變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1）極端溫差為50℃，系統(tǒng)變化量在18%～20%；

2）A 系統(tǒng)的斜率高于B 系統(tǒng)，與前文分析一致，即A 系統(tǒng)油箱小于B系統(tǒng)油箱，受膨脹影響更大；

2.2 液壓用戶

A/B 液壓系統(tǒng)下游用戶不同，各用戶用油時帶來液壓油量的變化也不同，變化幅度取決于用戶作動筒的截面積和行程。這種情況中較明顯的是起落架和襟縫翼，起落架收放A 系統(tǒng)液壓油量的變化幅度為17%～18%，前緣襟縫翼收放B 系統(tǒng)液壓油量變化幅度為11%～12%，如圖3 所示。

圖3 不同用戶對油量變化的影響

AMM 手冊中規(guī)定了油箱勤務(wù)時各用戶的位置，如襟翼在收上位、擾流板在放下位等。如果勤務(wù)時不注意這些因素，當(dāng)舵面歸位時，作動筒、管路內(nèi)的液壓油回流會造成油量過滿。

3 檢查和勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)分析

在制訂檢查和勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)時，按重要性區(qū)分，應(yīng)依次考慮油量安全性、溢油可能性、勤務(wù)頻次。

3.1 油量安全性

勤務(wù)手冊中給出的最低油量值為76%。從運行可能性驗證的角度，極端情況下考慮50℃的溫降，有效液壓體積將變?yōu)?6%；考慮最大用戶狀態(tài)A 系統(tǒng)約降為36%（起落架收起18%，其他系統(tǒng)正常使用3%），B 系統(tǒng)約降為37%（襟縫翼12%，反推5%，其他2%），相比出現(xiàn)EDP 低壓的油量還有20%左右的裕度。因此，在全國范圍內(nèi)油量只要高于76%是可以滿足液壓系統(tǒng)正常工作所用的。

3.2 溢油可能性

從歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，機隊中出現(xiàn)的所有溢油故障均發(fā)生在A 系統(tǒng)，這與A系統(tǒng)體積小、統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)的膨脹斜率高相吻合。因而，評估中以A 系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)，只要A系統(tǒng)符合，B系統(tǒng)就不會發(fā)生溢油。

油箱可指示的最大值為116%，從前文分析中可知在116%以上還有一定的空間裕度，但在實際操作中DU 上最多顯示到106%，高于該油量體積值的實際值不可控，因此認為液壓油量基礎(chǔ)值加上膨脹值后落在106%～116%之間系統(tǒng)可以接受，高于116%時存在溢油風(fēng)險。以極端溫差導(dǎo)致20%的油量變化為考慮，在極寒地區(qū)低溫情況下，系統(tǒng)油量在96%左右可以完全避免在后續(xù)高溫航站發(fā)生溢油的情況。從機隊實際運行情況分析，將航后系統(tǒng)油量調(diào)整為92%～102%后，近幾年再未發(fā)生溢油事件，由此可以反向推論出最大指示值高于116%的油箱還有多達6%左右的空間。

3.3 勤務(wù)頻次

勤務(wù)頻次要考慮冬季南北溫差大的情況下南方的放油頻次和北方的加油頻次。在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計上，勤務(wù)范圍越窄、檢查允許范圍越寬時，工作頻次越低。

1）在冬季溫度大范圍變化情況下，最佳的勤務(wù)油量值為96%，此時受極限溫升膨脹不會高于溢油值116%，受極限溫降收縮不會低于76%。因而以此為基準(zhǔn)設(shè)置±2%（一罐液壓油量）的勤務(wù)范圍。

2）全國冬季溫度范圍可大致以長江為界，長江在0℃左右，正負溫差基本在25℃以內(nèi)。以對溫度更敏感的A 系統(tǒng)為基準(zhǔn)，變動率近似方程為YA=0.28XA+2.84，按溫差25℃計算，其變化量為9.84%。因而在96%錨定值的基礎(chǔ)上設(shè)定±10%作為檢查范圍，足以覆蓋全國絕大多數(shù)航后地點，可最大程度地減少因溫差造成的頻繁勤務(wù)問題。上限值取105%的原因是，超過106%的指示量仍將顯示為106%，可能有異常油量未被識別。

3）航前工卡檢查標(biāo)準(zhǔn)的變化?？紤]機隊的主要情況，機隊大多在晚間23點左右執(zhí)行完當(dāng)日航班，早上6 點左右開始執(zhí)行航班。對比溫度曲線，最低溫度一般在凌晨2 點。晚間23 點和次日早上6點的溫度變化范圍在5℃以內(nèi)，該溫度變化按斜率計算為4%，因此，可以將航前工卡的檢查標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為大于82%。

4）過站工卡當(dāng)前檢查標(biāo)準(zhǔn)為80%，因錨定值為96%，按最大可能性覆蓋20%波動計，可以將過站工卡標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為76%。

4 春夏季和秋冬季差異

從春夏季和秋冬季的歷史溫差分析，可以將時間段劃分為每年4—10 月和11 月至次年3 月。在4—10 月間，全國范圍南北溫差不大，變化大多在30℃范圍內(nèi)，而11 月至次年3 月間南北溫差明顯，極值可達50℃左右。因此，應(yīng)按季節(jié)差異制訂不同的勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)：

1）以96%為錨定值，在冬季運行情況下以50℃極限溫差為區(qū)間考慮范圍而設(shè)定±10%的檢查范圍，而夏季運行情況下南北溫差在25℃以內(nèi)，油量波動將大幅減少，波動范圍為±5%，因此將夏季的檢查范圍修改為91%～101%，勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)修改為94%～98%，將液壓油控制在相對合理的區(qū)間。

2）對應(yīng)的航前檢查標(biāo)準(zhǔn)，維持4%變化值不變，即87%。

3）對應(yīng)的過站最低標(biāo)準(zhǔn)，維持76%的安全裕度不變。

5 總結(jié)

在安全范圍內(nèi)無論如何制訂液壓油檢查和勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)都無法徹底解決南北溫差過大帶來的頻繁勤務(wù)問題，只能在一定程度上減少勤務(wù)量，使工作量在不同地域重新分配。因此，基于油量安全性、溢油可能性和勤務(wù)頻次，可以按秋冬季和春夏季的特點有區(qū)別地制訂勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，評估后具體數(shù)值的設(shè)置如表3 所示。

表3 經(jīng)過分析后的液壓油量勤務(wù)/檢查標(biāo)準(zhǔn)