■ 侯亞鵬 胡宜春 王清山/石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司

0 引言

某型飛機(jī)在空中發(fā)生一起輔助動力裝置（APU）起動的較大事故，著陸后地面檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)艙蒙皮和右機(jī)翼下表面有液壓油油跡。打開檢查口蓋后發(fā)現(xiàn)，右前緣襟翼液壓驅(qū)動裝置的電液伺服閥處有大量油跡，其他升降副翼及方向舵的伺服作動器均無漏油，同時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)液壓泵出口聚四氟乙烯軟管處出現(xiàn)大量油跡。

為進(jìn)一步確認(rèn)故障信息，拆下液壓泵出口的聚四氟乙烯軟管，用孔探儀檢查發(fā)現(xiàn)軟管內(nèi)壁中沿鋼絲編織方向有兩處裂口（見圖1）。隨后重新進(jìn)行機(jī)上加壓，發(fā)現(xiàn)右前緣襟翼驅(qū)動系統(tǒng)裝置上的電液伺服閥端蓋處出現(xiàn)大量漏油。因此，分析認(rèn)為此次APU 空中起動的原因是飛行過程中右前緣襟翼驅(qū)動裝置上的電液伺服閥端蓋密封失效，導(dǎo)致系統(tǒng)2 液壓油大量泄漏，系統(tǒng)2 壓力逐漸下降，觸發(fā)系統(tǒng)2 低壓告警，引起APU空中起動，同時(shí)液壓泵因吸油不足，導(dǎo)致出口油溫逐漸升高，在高溫高壓油液作用下，液壓泵出口聚四氟乙烯軟管組件內(nèi)壁逐漸變薄，強(qiáng)度下降，最終造成內(nèi)壁破裂。本次發(fā)生的液壓油泄漏事故直接導(dǎo)致飛控系統(tǒng)操作失效，對飛行安全影響巨大。

圖1 聚四氟乙烯軟管兩處裂口

1 故障情況

1.1 故障復(fù)現(xiàn)

將故障電液伺服閥安裝在試驗(yàn)臺上進(jìn)行加壓，模擬機(jī)上使用環(huán)境，在供油壓 力0.5MPa、4.0MPa 及10.0MPa 時(shí)，伺服閥端蓋（漏油端）均出現(xiàn)漏油，并隨壓力升高漏油量增大，故障得以再現(xiàn)。

分解電液伺服閥端蓋，目視檢查密封圈有明顯損傷，使用影像測量儀放大檢查密封圈，發(fā)現(xiàn)三分之一周長上有周向撕裂、四分之三分模面出現(xiàn)扭曲（見圖2）。因此判定密封圈出現(xiàn)異常損壞的最大原因?yàn)槊芊馊χ圃觳缓细窈陀啥松w裝配位置引起。

圖2 密封圈扭曲和撕裂

1.2 故障確認(rèn)

為了明確漏油故障與裝配關(guān)系、密封圈制造的因果關(guān)系，將故障件電液伺服閥端蓋更換不同批次密封圈后，按照原狀態(tài)進(jìn)行裝配，進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)，模擬工作3.5h，電液伺服閥未出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，拆下端蓋后檢查密封圈外觀，發(fā)現(xiàn)密封圈出現(xiàn)異常周向擠壓痕跡（見圖3），由此確認(rèn)電液伺服閥漏油故障與密封圈加工制造無關(guān)，與端蓋的裝配有關(guān)。

圖3 分解檢查新密封圈情況

2 原理分析

2.1 端蓋密封原理

該電液伺服閥屬于射流管式伺服閥，端蓋附件密封結(jié)構(gòu)如圖4 所示，端蓋通過螺紋固定在閥體上，端蓋上采用軸溝槽密封閥芯兩端的油液，閥套通過鎖緊圈固定在閥體上，閥套上也采用軸溝槽密封閥體內(nèi)油液，在閥套上還有堵頭通過過盈配合堵住接受器接受油路孔的油液。

圖4 射流管式電液伺服閥密封結(jié)構(gòu)

2.2 測量分析

該電液伺服閥為國外產(chǎn)品，無圖樣等技術(shù)資料，只能進(jìn)行外觀測量對比。將故障件與新品端蓋處進(jìn)行對比測量（見圖5），發(fā)現(xiàn)故障件的端蓋（漏油端）上表面距閥體端面距離L2 最小值為0.160mm，最大值為0.223mm，說明此處端蓋（漏油端）上表面低于閥體端面距離較??；另一側(cè)端蓋（無漏油端）低于閥體端面0.033 ～0.059mm。隨后測量了新品電液伺服閥兩側(cè)端蓋與閥體的軸向相對位置L2，兩側(cè)端蓋上表面均低于閥體端面，下沉量分別為0.678mm和0.605mm。

圖5 端蓋處結(jié)構(gòu)

以上分析說明故障件端蓋安裝情況與新品伺服閥存在明顯差異。分解后測量端蓋軸向尺寸L1 為4.8mm，閥套端面到閥體端面距離L3 為4.737 ～4.746mm，計(jì)算端蓋密封凸臺與閥套內(nèi)孔的密封搭接量L=L1－L2－L3 為－0.097 ～－0.169mm，說明端蓋密封結(jié)構(gòu)處無搭接量，密封圈外徑未進(jìn)入殼體閥套內(nèi)（見圖6）。

圖6 密封圈處無搭接

2.3 故障結(jié)論

結(jié)合分解檢查、加壓測試和模擬驗(yàn)證等結(jié)果，分析認(rèn)為該電液伺服閥端蓋漏油故障的原因是該產(chǎn)品在修理中端蓋未安裝到位，造成端蓋密封凸臺和閥套內(nèi)孔之間的密封結(jié)構(gòu)無有效搭接，出現(xiàn)0.097 ～0.169mm 的異常間隙，導(dǎo)致密封圈在油壓的反復(fù)沖擊下出現(xiàn)扭曲和撕裂，最終導(dǎo)致液壓油大量泄漏。

2.4 改進(jìn)措施

1）為避免同類故障的發(fā)生，對端蓋部位進(jìn)行反向測繪，經(jīng)過計(jì)算和試驗(yàn)，確認(rèn)該電液伺服閥端蓋安裝后使用深度千分尺測量端蓋應(yīng)低于閥體端面0.500 ～0.800mm。該尺寸能夠保證端蓋密封圈完全進(jìn)入閥套內(nèi)，并形成可靠有效搭接。

2）完善該電液伺服閥性能試驗(yàn)，在修理過程將伺服閥高低溫試驗(yàn)加入到驗(yàn)收規(guī)程中。

3）完善液壓驅(qū)動裝置磨合試驗(yàn)，結(jié)合機(jī)上使用條件，電液伺服閥裝配后增加液壓驅(qū)動裝置地面磨合試驗(yàn)。

3 結(jié)束語

這起APU 空中起動故障的主要原因是電液伺服閥端蓋擰緊時(shí)未控制凹陷量，端蓋上的密封圈未完全進(jìn)入閥套殼體內(nèi)，導(dǎo)致其在油壓的反復(fù)沖擊下出現(xiàn)扭曲和撕裂，最終出現(xiàn)液壓油大量泄漏。為防止同類問題發(fā)生，對端蓋部位進(jìn)行反向測繪并與新品進(jìn)行對比，經(jīng)過計(jì)算和試驗(yàn)，最終確認(rèn)該電液伺服閥端蓋安裝后應(yīng)低于閥體端面0.500 ～0.800mm的技術(shù)要求，為修理國外電液伺服閥提供了有效的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為該電液伺服閥國產(chǎn)化提供了參考。