支线客机主起落架减震支柱油液渗漏分析

唐皓韵 谭德宝

摘要：描述了一起国产支线客机主起落架支柱油液渗漏的排故过程，对可能造成主起落架支柱油液渗漏的原因进行了详细分析，通过实验和测试结果查出了故障源，并对后期相似故障的处理提出了优化建议。

关键词：起落架;油液渗漏;飞机维修

飞机的起落架作为重要的承力与缓冲部件，其工作状况的好坏直接影响着航空器的安全运行。起落架出现故障往往需要停场进行排故，从而导致航班延误或取消。如果在故障发生之前能从一些现象中发现端倪则可以将不良影响减至最低，为后续工作开展赢得宝贵先机。

1故障描述

2016年9月某航空公司一架支线客机在执行航班前检查发现左侧主起落架减震支柱镜面上出现油液渗漏。随后将渗漏油迹擦干净后，将备用密封圈切换至工作状态。飞机完成后续航班落地后检查发现左侧主起落架减震支柱镜面上依然有少量残余油液渗出（见图1）。

2主起落架减震支柱工作原理

此架飞机主起落架缓冲器为油气分离式缓冲器，液压油腔在上部，氮气腔在下部，通过浮动活塞分隔油腔和气腔。该飞机主起缓冲器剖面见图2，主要由外筒、活塞杆、浮动活塞、阻尼阀等组成，主封圈和备用封圈位于外筒底部与活塞杆之间，封圈安装在外筒的卡槽内，与活塞杆表面相接触并存在相对运动。起落架内部封严材料是经过耐油腐蚀处理的丁腈橡胶，具有密封性、高弹性、耐磨性、抗老化能力，能在外力的作用下改变自己的尺寸，发生很大的可逆变形，特别是在受到高压时能够很好地起到密封作用。起落架缓冲支柱液压油腔和外界大气之间通过主封圈进行密封，油腔的高压油作用在主封圈上，使其和活塞杆之间产生很高的附加接触应力，阻止高压油液的外泄漏。当主封圈失效导致缓冲器外泄漏时，通过切换阀将备用封圈切换至工作状态。备用封圈和主封圈构型、材料、性能完全相同，使用备用封圈不会导致缓冲器密封性能下降。

在缓冲器密封圈下方是下轴承，作用是为内外筒的相对滑动提供支撑，轴承部位需要注入油脂润滑，以降低内筒镀铬面与下轴承内表面的相对摩擦。在对减震支柱外筒注油嘴加注润滑脂时，会观察到绿色油脂从外筒与内筒镜面接缝处挤出。

3排故过程及故障源分析

故障发生后，结合航线运营经验，从可能导致缓冲支柱油液渗漏的原因进行分析。

1）导致渗漏液压油的原因

a.密封圈变形、脱出或损伤。

b.活塞杆表面存在轴向划伤。

c.活塞杆变形，同轴度超差。

d.外筒变形，同轴度超差。

e.外筒、活塞杆结构上存在裂纹。

f.活塞杆镜面镀层磨损。

2）导致润滑脂渗出的原因

当润滑脂封严出现老化，润滑脂受到污染，粘度降低，会形成渗漏。当主封严失效发生液压油渗漏时，渗漏的液压油会流经下轴承，掺混少量润滑脂。另外，由于减震支柱镜面的日常保养和减震支柱上下的作动，会使下轴承润滑脂中混杂少量残留在镜面上的液压油。初步分析渗漏源时，可以通过混合液体中主要成分的比例来辅助判断渗漏源是液压油还是润滑脂。

因此，为了快速确认导致故障的原因，第一步需要弄清渗漏油液的主要成分。

维修人员对渗漏液体进行了取样并送交测试中心化验，希望通过理化分析的办法来得到样本中各种油液所含比例从而辅助确认渗漏源，但由于样本量较稀少，只能分析出送检样品中含有液压油，无法通过判断比例的方式来确认泄漏液体主要成分是液压油还是润滑脂。为进一步搞清楚渗漏液体主要成分，将故障主起落架送至制造厂商进行检测和拆解。

厂商首先进行了减震支柱气弹簧曲线测试和12小时静态泄漏测试，12小时保压后并没有发现有油液渗漏到外部的情况，于是初步判断作为防止液压油渗漏的密封圈在静态下功能正常。随后对起落架减震支柱进行拆解检查，检查发现主起内筒镀铬面上有一处颜色发黑发暗的热烧伤痕迹，外筒内部的下轴承内表面后段有磨损痕迹（见图3）。

为了确认主起内筒镀铬面上颜色发黑发暗的热烧伤痕迹和外筒内部的下轴承内表面后段的磨损痕迹在动态情况下是否会导致液压油渗漏，制造商对支柱内筒镀铬表面的热烧伤痕迹进行了无损伤检查，未检出基层材料有损伤。对内筒镀铬表面的尺寸也进行了检测，活塞杆内径尺寸和下轴承内径尺寸均符合图纸要求。在拆解过程中检查下轴承组件时发现内表面有磨损痕迹但不影响使用，经检查内径尺寸仍然在尺寸公差范围内，因此可以排除这两处损伤造成液压油渗漏的可能（怀疑这两处磨损痕迹是由于润滑脂变稀造成润滑不充分所致）。另外，厂商还对起落架拆解后取下的密封圈进行了检查，未发现封圈出现变形和损伤，再次验证了之前静态渗漏测试的结论。

结合以上检查结果，可以排除此次故障的主要渗漏源为液压油的可能。故障可能是由于润滑脂粘度降低流出造成的。为验证猜测，厂商将减震支柱拆解过程中采集的油液样本送到实验室进行化验，化验结果中检出了水分。正常情况下，润滑脂基础油为聚α烯烃合成油，稠化剂为锂基化合物，合格的润滑脂含水量应在300ppm以下，而检出的含水量高达10668ppm，超标100倍以上，大约占化验样本总质量的1%。过高的含水量会导致润滑脂乳化、添加剂分解、粘度下降，無法附着在下轴承部位，因此润滑脂可能是在减震支柱着陆冲击作用和活塞杆的带动下流出并形成渗漏的。这份化验结果证实了之前的猜测，即起落架渗漏油液的主要成分和故障源为稀化的润滑脂。

调查发现，此次故障的主起落架减震支柱库存时间较长，期间此起落架未进行额外维护工作，空气中的水汽容易对润滑脂产生影响，而库存时间较长也会导致水分与添加剂分离，影响润滑脂的粘度。

4总结与建议

此次事件是一起由多种因素组合引起的渗漏故障，且从故障的发生到暴露需要一段较长的时间，一旦发生故障飞机将被迫停厂排故，导致航班延误或者取消，为运行带来不良的后果。对此，提出以下几点后期维护的建议：

1）航材库存方面应当增强对主起落架减震支柱成品件库存期限的控制。

2）针对润滑油脂变稀的情况，如润滑脂已经开始变稀但未有外部渗漏等明显表征，此时通过定期的润滑很难将受污染的润滑脂排除干净，从拆解时发现的润滑脂外观来看，相比于正常的润滑脂明显更稀，粘性更差。因此，当在进行例行的起落架加注润滑脂工作时需要留意被新润滑脂挤出的老润滑脂的状态，观察其粘度是否相当，有无变稀，从而尽早判断油脂是否受污染。

参考文献

[1] ARJ21-700飞机维修手册[Z].中国商用飞机有限责任公司，2018.