飞机油箱密封检漏技术研究

范进步

（航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，四川 成都610092）

飞机整体油箱是利用飞机自身机体结构通过密封装配形成的腔体，设计在规划飞机性能时，由于重量及外形的限制，设计会充分利用有限的结构空间，增大油箱，增加机体载油量，从而实现飞机远程续航能力[1]。飞机油箱等同于飞机的耐久寿命，如果在服役过程中因密封质量发生渗漏，不可能对油箱重新清除全面密封，仅能进行局部修补，但局部修补难度比较大，且质量难以保证，因此整体油箱的密封质量必须严格把关。飞机密封检测为密封质量控制的一种有效手段，为最后一道关卡，为油箱密封质量提供有力保障。传统的检测方法如气密检测法、油密检测法，操作周期长，出现渗漏后排除难度大，需要一种新型的检测技术来弥补不足，本文主要通过开展传统试验方法及新式检测方法的统计、对比、试验，来对后续的飞机油箱密封检测提供可选择的办法。

1 飞机整体油箱密封制造工艺流程

飞机油箱装配作为飞机装配中重要的一环，整个密封操作有着严格的流程，用以保证飞机装配中的密封性。油箱密封装配流程示意见图1.

图1 油箱密封装配流程

2 国内飞机油箱传统密封检测方法

飞机在整体油箱密封装配完成后，需进行气密试验及油密试验来检测油箱的密封性，因油密试验时航空煤油的高渗透性，需要先进行气密试验验证密封性，从而提高后续油密试验的合格率，降低工人的排故劳动强度[2]。气密试验及油密试验检测方法示意见图2.

图2 气密试验及油密试验检测方法

3 国内飞机油箱密封试验新型检测方法

国内航天系统或者部分航空主机厂已经采用新型检测方法：差压检漏方法及氦质谱检漏方法，即差压检漏技术用于代替气密试验、氦质谱检漏技术用于代替油密试验[3]。

3.1 差压检漏方法

向被检的部件充压后设计规定的压力值的气体，待被检测的部件和基准物内压力和温度达到稳定和平衡后，在一定的时间内，观察被检的部件内压力随时间下降的压力变化值，从而判断被检的产品密封性是否符合要求。

3.2 氦质谱检漏方法

氦质谱检漏方法包含：真空负压检漏法、正压检漏法、最小漏率检漏法。3.2.1真空负压检漏法

将被检件腔体抽成真空，形成内部气体压力低于外部大气压的状态，再将示漏气体氦气喷施于被检件外表面，如果被检件外表面有漏，氦气通过漏孔进入被检件内部，利用检漏仪将漏进的氦气检测出来，从而判断出漏孔的位置及大小[4]。

3.2.2 氦质谱正压检漏法

将被检件内部充入一定氦气，形成容器内气体内部压力高于外部大气压的状态，如果被检件器壁上有渗漏，示漏气体通过漏孔漏出被检件，采用氦质谱检漏仪，用吸枪在大气环境下获得漏出的示漏气体并检测出来，从而判断出漏孔的位置及大小[5]。

3.2.3 氦质谱最小漏率检漏方法

计算氦质谱检漏仪最小可检漏率：

公式中：I是仪器输出指示的稳定信号值（Pa·m3/s）；In是仪器输出指示的本底噪声（Pa·m3/s）；I0是仪器输出指示的本底（Pa·m3/s）；Q0是标准漏孔的漏率（Pa·m3/s）。

△I=I-I0

4 实践应用

目前成飞在某型机机翼密封试验中采用差压检漏技术及氦质谱检漏技术。

4.1 机翼装配流程图

某型机机翼装配时，工艺根据飞机结构形式，划分合理的工艺分离面，制定严格的操作流程，保证飞机装配的准确性。机翼装配流程示意见图3.

图3 机翼装配流程

4.2 机翼下壁板密封检测

机翼下壁板密封装配完成后，确定合理的检测点，采用真空负压检漏方法对下壁板钉孔处进行检漏，检查漏率是否小于额定值，发现有漏源大于该值，然后用吸枪罩盒缩小范围，直至查出具体的孔径漏源。下壁板检测示意见图4.

图4 下壁板检测

检测结果：机翼下翼面1083左右钉孔，发现不多于4个钉孔的漏率值大于额定值，检测用时1 s.

4.3 对油箱区干燥管进行氦质谱检漏

对干燥管的一端封堵，另一端充入氦气，用吸枪对干燥管连接处进行检漏，漏率大于额定值的，予以排除。

4.4 整体油箱检漏

差压检漏法+正压检测法+最小漏率检测法，在上壁板装配完成后，对整个机翼充入1∶10比例的氦气和压缩空气混合物，充压达到规定值，保持一定时间，保证压降不大于某一值。将检漏仪设定最小漏率额定值，用吸枪罩盒在翼面进行缓慢移动，当某钉孔漏率超过额定值时，设备进行提示，从而快速查找漏源，对故障予以予以排除。氦质谱检漏操作方法示意见图5.

图5 氦质谱检漏操作方法

4.5 试验验证

为验证上述氦质谱检漏技术的准确性，对油箱采用传统油密试验检测方法进行最后确认：向油箱内注入容积一定比例的煤油，先进行常压停放，然后模拟高压状态试验，检测机翼是否有漏油现象。检测结果：一次性油密试验合格。

4.6 试验数据对比

为进一步对比新型检测技术的优越性，选取了8架机翼，分别采用传统检测方法及新型检测方法，并记录相应的检测时间，对比效果见表1.

表1 新型检测方法与传统检测方法时间对比图

架次方法详细流程用时（小时）合计（小时）架次方法详细流程用时（小时）合计（小时）机翼下壁板密封检测 1.3机翼下壁板密封检测 1.5新型3.2干燥管检测 0.25 干燥管检测 0.5 3.55新型3整体机翼检测 2 整体机翼检测 1.2 7传统整体机翼气密检测 2.9 31.9 传油密时间 29 油密时间 30统整体机翼气密检测 2.9 32.9机翼下壁板密封检测 1.35机翼下壁板密封检测 1.4新型3.45干燥管检测 0.4 干燥管检测 0.15 3.45新型4整体机翼检测 1.7 整体机翼检测 1.9 8传统整体机翼气密检测 3.1 31.6 传油密时间 28.5 油密时间 27统整体机翼气密检测 3.3 30.3

5 存在的不足及改进的方向

5.1 存在不足

（1）对下壁板进行单钉漏率检测时，前期需要大量的准备工作，包含：在壁板上粘贴腻子条，贴真空薄膜袋，占用大量时间。

（2）氦质谱检漏技术仅仅应用机翼部位，机身及其他部位因其结构特性还未采用，有待进一步的摸索。

（3）因为氦质谱检漏技术在飞机密封试验中还处于新兴阶段，如要全面推广代替整体油箱密封试验，后续需要几十甚至上百架飞机的验证。

5.2 改进、推广方向

设备吸枪罩盒的优化：订制部分面积大小不等的罩盒，罩盒与飞机结构接触面要有新式的胶垫，能够保证检测时罩盒与结构接触密封性，从而取消真空负压检测时粘贴腻子条及真空膜套。通过更换不同大小面积的罩盒，快速发现渗漏源及漏率，节约检测时间及资金。

6 结束语

根据不同的结构形式，选择不同的氦质谱检测方法，可以有效地提高油箱密封装配检测的效率，降低劳动强度，通过机翼氦质谱检漏的方法应用，可以准确地判断机翼油箱密封性能，同时实现过程监控。后续结合飞机不同部位相似的结构形式，选取较为平整的机身进气道部位，可以采用真空负压法进行检测，提前发现漏源，不断拓展延伸，最终全面应用于机身油箱区。