新研磷酸酯液压油台架验证试验应用研究

石立

摘 要：随着民用航空的发展，磷酸酯液压油的应用越来越广泛，该文给出了新研磷酸酯液压油的台架验证试验方法，包括流体性能试验、腐蚀试验、密封功能试验等，可以用于新研磷酸酯液压油的应用研究。

关键词：磷酸酯液压油 台架试验 流体性能 腐蚀 密封

中图分类号：TE626 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0038-02

磷酸酯液压油作为飞机液压系统中能量转换和传递的工作介质，是保障飞机可靠、安全工作的主要功能材料之一。新研制的磷酸酯液压油不但要满足标准规范的指标要求，还必须满足液压系统对液压油的性能要求。应用研究是对新研制的磷酸酯液压油进行全性能的研究和评价，包括了理化性能指标研究，应用性能研究及相关的台架验证试验。

台架验证试验是磷酸酯液压油应用研究的最后一环，也是最重要的一环，它将新研液压油应用于实际台架，并验证液压油对系统及各部件运行的影响，从而给出作为液压油可以投入实际应用的依据。根据AS1241及BMS-3-11，台架验证试验包括流体性能试验、腐蚀试验及密封功能试验。

1 流体性能试验

流体性能试验是在一个接近液压油实际使用条件的模拟系统中进行的，而油泵则选用大型客机液压系统用油泵。试验中将一定流量的油样加热到一定温度，在系统中循环一定时间后，通过检测油泵性能变化、油泵的定子和转子外观和磨损（腐蚀和沉淀物）情况，检测液压油的性能如粘度、酸值、微量金属含量、颗粒污染度和润滑性等，来评价液压油同系统的适应性和工作可靠性，其试验结果与实际使用结果有较好的相关性。流体性能试验原理图如图1。

流体性能试验回路通过流量控制阀做模拟负载，加温装置保证测试系统油温达到标准要求，此外回路中并联溢流阀做安全阀，以防负载堵塞时直接溢流，防止危险事故。该试验回路参考AS1241标准建立，其中压力油箱采用自增压油箱。系统容量至少为8加仑，且测试部分要占20%总流量。流速至少要保证每分钟所有油液循环一次，测试部分应有温度控制装置，保证测试过程温度为98～118 ℃，油箱容量应与流速相匹配，泵的输出压力为3000±150psi。测试开始前应将整个试验装置晾干，关键部件如液压缸等要拆卸擦拭，并加装新的过滤器。系统第一次加注待测试油液，然后将油液尽可能排尽。然后加注新的测试油液并流动15 min保证排尽空气。并对油液进行取样，以便进行对比试验。试验开始前，泵空转5 min，并记录各处传感器的温度与压力。该项内容在泵测试结束后也应进行一次，并保证前后两次温度一致。流体性能试验至少进行500 h。该步骤完成后，控制温度提高到111～123 ℃，继续试验至少5h验证性能。试验过程中，应在100 h、200 h和350h对油液进行采样，流体性能试验结束后及加温试验后也应进行采样。试验过程中不应补充油液。对采样样本进行如下测试：

（1）酸值测定：ASTM D974

（2）37℃/98℃油液粘度测定：ASTM D445。

（3）四球磨损试验验证润滑性：ASTMD

4172（1 h，600 rpm，75 ℃，载荷4/10/

40 kg）

流体性能试验结束前，继续维持泵空转5分钟，测试各传感器位置的压力和温度。拆除装置前检测泵的可接受性，后续试验不能对泵做任何调整，主要为了对比泵的性能变化。检查过滤器污染度。流体性能试验结束之后，或在试验进行时更换零部件，任何在试验进行中或结束时因失效、泄漏或可能失效的零部件都应拆卸并确认是否为液压油导致失效。试验结束后还要检查其压力脉动及外泄漏等，并分解检查零件的磨损状况（图2）。

2 腐蚀试验

飞机液压系统管路中有许多阀体。由于磷酸酯液压油的特殊分子结构，曾在应用中对阀体产生腐蚀。腐蚀试验是在与流体性能试验相当的系统中安装上试验阀体，操作过程与流体性能试验相似，主是要在液压油中加入少量的三氯乙烷，以考核Cl离子对阀体泄漏量的影响。

该测试温度及压力与流体性能试验相同，但要求泵在60%～100%转速工作。测试开始前，应排干净先前试验的油液。应用新油清洗回路30min。第二次加注方式同上，彻底清洗系统。清洗油液应排尽不应有残留且不可再利用。加注系统所需的最大容量的磷酸酯液压油，系统应在（107±5）℃温度下运行至少2 h。系统自动按测试流程运行500 h，典型周期为5 min一个循环。至少每10 h记录一次系统的压力、温度和泄漏流量。第一个200 h测试完成后，向油液中加入三氯乙烷，产生1000 ppm+200/–000浓度的氯离子。试验开始后30 min内、在（200±2） h加入氯离子后及在试验500 h后要对新型磷酸酯液压油进行采样。检测样品中的氯元素含量和上一步测试中加入的氯元素含量，并对其进行化学分析，泄漏流量应在可接受范围内。

3 密封功能试验

安装NAS1611密封圈（乙烯丙烯橡胶按NAS1613），密封圈需有专业机构认证。密封槽根据AS4716制造，所有密封处都必须带有一个MIL-R-8791/1备用圈，处于O型圈压力侧下游（也可以为O型圈两侧都带有备用圈）。

在大气压下向油缸里冲入待测油液。加热油缸并保持（71±1）℃，持续6 d。加压至3000psi，并保持温度在71 ℃，持续24 h后开始如下试验。

高温试验：运行活塞最大至102 mm处，进行10个循环，每个循环压力从0到0到3000 psi，压力增速200，000 psi/s± 20，000 psi/s。再进行10个循环，每个循环压力从0到10 psi。固定作动活塞，保持10 psi压力1 h。每个动态密封处全程泄漏不得超过1.2 cm（20滴）。

低温试验：在室温下继续试验。冲压至3000 psi，之后允许压力降至10 psi。使用液氮冷却油缸至（-54±1）℃。在此温度下保持24 h，并加压至50 psi。除冰并运行活塞最大至102 mm。进行10个循环，每个循环压力从0到50 psi。再进行10个循环，每个循环压力从0到3000 psi。固定作动活塞，保持3，000 psi压力1个h。每个动态密封处全程泄漏不得超过1.2 cm（20滴）。

耐久性试验：在至少18h内，允许加热油缸至室温，并泻压至大气压。运行活塞最大至102 mm，进行70，000个循环，每个循环都带有一次瞬时泻压从3000 psi到0（一个循环等于活塞在不同方向上各运行102 mm）。保持油缸温度在（71±2）℃。本次试验每运行10，000个循环（大约5.6 h）后，接着固定活塞保持压力3000 psi，持续1.4 h。每个动态密封处每10000个循环泄漏不得超过2 cm。

短行程作动试验：以60 Hz频率运行活塞最大至6.35 mm，共运行10，000个循环。保持温度93 ℃，压力3000 psi。本次试验总泄漏量不得超过20 cm，最后20 min泄漏量不得超过2 cm?。

4 结语

在民用航空的发展过程中，航空液压油是其发展历程中的重要一环。磷酸酯液压油在国内民航业已经普遍应用，但尚未实现自主生产，国内也没有用于磷酸酯液压油应用研究的专用试验台。该文给出了台架试验的试验方法，可用于对未来自主研发的国产磷酸酯液压油的应用研究。

参考文献

[1]王祖安.新型磷酸酯抗燃液压油的研究[J].石油炼制与化工，1982（11）：40-45.

[2]王祖安.HP-46磷酸酯抗燃油的研究与应用[J].润滑油，1994（1）：17-20.

[3]贾博.航空液压油的污染及其测定[J].甘肃农业大学学报，2012，47（6）：156-160.