波音737NG液压油量检查和勤务标准评估

■ 赵斌 张勇 曾晶/海航航空技术有限公司

0 引言

波音737NG 机队航线横跨南北，在冬季运行时因南北温差大，液压油体积会产生相应的膨胀或收缩，带来维护中反复勤务的问题。若勤务不当，严重时将导致低压灯亮或污染引气/空调系统。冬季液压油量检查和勤务标准的制订应非常严谨，从勤务工作量、油量安全性和避免系统污染等多要素中找到合适区间。本文将从液压油性能、系统容限、温度影响等方面对检查勤务标准做出分析。

1 液压油和液压系统容限

1.1 液压油

目前，本集团波音737NG 机型均使用美孚五型阻燃磷酸酯液压油（HyJet V），相比四型液压油，具有更好的热稳定性和水稳定性、高低温流动性（运动黏度）、抗磨性和抗腐蚀性。

1.2 液压系统容限

日常勤务中，液压系统A/B 系统油箱的油量通过油箱本体机械表头和驾驶舱DU 读取。

油箱本体表头为浮子直读式，如图1 所示，通过浮子位置和传感器中线之间距离的变化引起电位计的变化，电位计带动指针给出相应指示，指示主要为0、RFL 和F 刻度，没有精确的读数，仅作为勤务门槛参考。

机上DU 显示来自于液压油量传感器，液压油量指示与实际油量对应关系如表1 所示，“100%”对应于油量表的F 位，“76%”对应于油量表的RFL 位。

表1 液压油量指示与实际油量对应关系

经过对比研究，实际油量表指示和DU 指示都只是对油箱内油量体积的有限指示，油箱油量还有一定的裕度空间。与波音深入探讨后得出下述结论：

1）通过油箱油量机械指示只能了解油量的大概区间，对于FULL LEVEL以上的情况则无法有效判断具体值；

2）油箱油量DU 显示对于超过106%以上的情形无法识别真实油量；

3）传感器的各个位置由浮子距离传感器中线距离决定，如表2 所示。经过测算，油量百分比和距离为非线性关系，传感器MAX 位置为106%，OVERFULL 位 置 为116%。 结 合 油箱和传感器CMM 可知，传感器浮子BOTTOM到OVERFULL的运动范围（两个位置有止挡）和油箱高度（A 油箱为15.5in，B 油箱为23.5in）的差值大，说明在116%以上油箱仍有一定容积裕度。还可看出，由于A 油箱小于B 油箱，受膨胀影响也更大一些。

表2 油量传感器浮子高度与油量对应关系

2 液压油量影响因素

2.1 温度

温度作为主要影响因素，从以下两个方面体现：

3) 在减速制动过程中，阵列间以及阵列与信号发射气枪均逐渐靠近，母舰减速缓和了阵列变形状态下的间距变化；若减速制动过程中的加速度过大，会导致阵列自身的摆动加剧从而使得分支阵列难以保持平衡。因此,在减速制动过程中阵列A、阵列B无法继续保持平行前进。

1）液压油本身的膨胀。任何液体都有热胀冷缩的特性，体积变化取决于其对应的膨胀系数。根据体积膨胀系数计算公式V2=V1[1+ß（T2-T1）]，其中V2是T2℃时的体积，V1是T1℃时的体积，ß为热膨胀系数，参考阻燃磷酸酯液压油（HyJet V）性能介绍可知，温度范围25℃～100℃的热膨胀系数为0.00086。

2）液压系统内部的气体膨胀。温度上升，气体分子的动能增加，压强增大，导致气体体积变大，从而液压油量增加。

为更好地计算不同温度和不同体积下的膨胀数据，从QAR 数据中摘取跨度最大的三亚到哈尔滨的液压油量变化数据。如图2 所示，横坐标为哈尔滨（出港）三亚（进港）实时温差，纵坐标为A 和B 系统油量的变化差。从落点分布看，在20℃～40℃区间油量差值与温度差值接近线性关系，对应关系为：YA=0.28XA+2.84（其中0.28 为斜率，2.84为斜距），YB=0.18XB+6.1（其中0.18 为斜率，6.1 为斜距）。

从图2 中可以看出：

图2 液压油量随温度变化数据统计

1）极端温差为50℃，系统变化量在18%～20%；

2）A 系统的斜率高于B 系统，与前文分析一致，即A 系统油箱小于B系统油箱，受膨胀影响更大；

2.2 液压用户

A/B 液压系统下游用户不同，各用户用油时带来液压油量的变化也不同，变化幅度取决于用户作动筒的截面积和行程。这种情况中较明显的是起落架和襟缝翼，起落架收放A 系统液压油量的变化幅度为17%～18%，前缘襟缝翼收放B 系统液压油量变化幅度为11%～12%，如图3 所示。

图3 不同用户对油量变化的影响

AMM 手册中规定了油箱勤务时各用户的位置，如襟翼在收上位、扰流板在放下位等。如果勤务时不注意这些因素，当舵面归位时，作动筒、管路内的液压油回流会造成油量过满。

3 检查和勤务标准分析

在制订检查和勤务标准时，按重要性区分，应依次考虑油量安全性、溢油可能性、勤务频次。

3.1 油量安全性

勤务手册中给出的最低油量值为76%。从运行可能性验证的角度，极端情况下考虑50℃的温降，有效液压体积将变为56%；考虑最大用户状态A 系统约降为36%（起落架收起18%，其他系统正常使用3%），B 系统约降为37%（襟缝翼12%，反推5%，其他2%），相比出现EDP 低压的油量还有20%左右的裕度。因此，在全国范围内油量只要高于76%是可以满足液压系统正常工作所用的。

3.2 溢油可能性

从历史统计数据看，机队中出现的所有溢油故障均发生在A 系统，这与A系统体积小、统计中发现的膨胀斜率高相吻合。因而，评估中以A 系统为标准，只要A系统符合，B系统就不会发生溢油。

油箱可指示的最大值为116%，从前文分析中可知在116%以上还有一定的空间裕度，但在实际操作中DU 上最多显示到106%，高于该油量体积值的实际值不可控，因此认为液压油量基础值加上膨胀值后落在106%～116%之间系统可以接受，高于116%时存在溢油风险。以极端温差导致20%的油量变化为考虑，在极寒地区低温情况下，系统油量在96%左右可以完全避免在后续高温航站发生溢油的情况。从机队实际运行情况分析，将航后系统油量调整为92%～102%后，近几年再未发生溢油事件，由此可以反向推论出最大指示值高于116%的油箱还有多达6%左右的空间。

3.3 勤务频次

勤务频次要考虑冬季南北温差大的情况下南方的放油频次和北方的加油频次。在标准设计上，勤务范围越窄、检查允许范围越宽时，工作频次越低。

1）在冬季温度大范围变化情况下，最佳的勤务油量值为96%，此时受极限温升膨胀不会高于溢油值116%，受极限温降收缩不会低于76%。因而以此为基准设置±2%（一罐液压油量）的勤务范围。

2）全国冬季温度范围可大致以长江为界，长江在0℃左右，正负温差基本在25℃以内。以对温度更敏感的A 系统为基准，变动率近似方程为YA=0.28XA+2.84，按温差25℃计算，其变化量为9.84%。因而在96%锚定值的基础上设定±10%作为检查范围，足以覆盖全国绝大多数航后地点，可最大程度地减少因温差造成的频繁勤务问题。上限值取105%的原因是，超过106%的指示量仍将显示为106%，可能有异常油量未被识别。

3）航前工卡检查标准的变化。考虑机队的主要情况，机队大多在晚间23点左右执行完当日航班，早上6 点左右开始执行航班。对比温度曲线，最低温度一般在凌晨2 点。晚间23 点和次日早上6点的温度变化范围在5℃以内，该温度变化按斜率计算为4%，因此，可以将航前工卡的检查标准设置为大于82%。

4）过站工卡当前检查标准为80%，因锚定值为96%，按最大可能性覆盖20%波动计，可以将过站工卡标准调整为76%。

4 春夏季和秋冬季差异

从春夏季和秋冬季的历史温差分析，可以将时间段划分为每年4—10 月和11 月至次年3 月。在4—10 月间，全国范围南北温差不大，变化大多在30℃范围内，而11 月至次年3 月间南北温差明显，极值可达50℃左右。因此，应按季节差异制订不同的勤务标准：

1）以96%为锚定值，在冬季运行情况下以50℃极限温差为区间考虑范围而设定±10%的检查范围，而夏季运行情况下南北温差在25℃以内，油量波动将大幅减少，波动范围为±5%，因此将夏季的检查范围修改为91%～101%，勤务标准修改为94%～98%，将液压油控制在相对合理的区间。

2）对应的航前检查标准，维持4%变化值不变，即87%。

3）对应的过站最低标准，维持76%的安全裕度不变。

5 总结

在安全范围内无论如何制订液压油检查和勤务标准都无法彻底解决南北温差过大带来的频繁勤务问题，只能在一定程度上减少勤务量，使工作量在不同地域重新分配。因此，基于油量安全性、溢油可能性和勤务频次，可以按秋冬季和春夏季的特点有区别地制订勤务标准，评估后具体数值的设置如表3 所示。

表3 经过分析后的液压油量勤务/检查标准