关于X型飞机液压油箱破裂故障研究

林 琳，付晓锋，赵晓吉，孟海英，邹德赟，张雅静

辽宁省大连市116033

摘要：X型飞机液压油箱装于飞机液压系统中的供压部分，功能是给飞机液压系统供液压油。内部主要分为两个腔，一腔为飞机通用液压系统供油，另一腔为助力液压系统供油，二者用气密隔板隔开，内部装有液压油液。当飞机供压部分工作时，通过向液压油箱内部输入冷气，使液压油箱内部压力上升，达到给液压系统供液压油的目的。某件液压油箱装机不久后发生通用液压系统部分箱体破裂，导致油箱内部液压油液泄漏，发生飞机液压系统无法工作故障。本文主要针对发生该起故障的原因进行分析并制定预防措施。

关键词

液压油箱；液压系统；箱体破裂；安全活门

液压油箱为飞机液压系统中主要供油附件，其特点是容积大、材料轻和内部增压压力低。正常情况下，液压油箱装机后采用封闭式加油方式给其加入液压油液。当飞机液压系统工作时，增压部分向液压油箱内部输入0.3MPa的冷气，使得液压油箱内部压力增大，油液在压力作用下向液压系统内部供油。当油箱内部压力超出时，供压部分装有的安全活门会将多余冷气排出，使油箱内部压力保持在0.3MPa范围内，保证液压油箱正常供油。飞机液压系统已将可能出现的故障做出了预防，但仍发生液压油箱破裂故障。通过研究该故障发生的原因将有助于飞机在维护保养或者大修时进行针对性检查，避免该机型或者其他机型故障再次发生。

一、液压油箱装机部位及相关联附件

液压油箱装于飞机液压系统中的供压系统，该系统用于及时向各液压附件提供液压油。主要由液压泵、液压油箱、液压油滤、液压蓄压器、安全活门、缓冲活门和单向活门等组成。油箱增压部分由沉淀器、增压气瓶、空气减压器、增压安全活门和油箱增压排气活门等组成。

二、液压油箱的结构及组成

液压油箱主要由油箱外皮、转换活门、接管嘴、油位观察杯、倒飞活门等零件组成。油箱外皮为液压油箱的主要组成部分，用于包裹液压油箱，承载液压油液。转换活门用于隔断通用液压系统和助力液压系统。接管嘴用于与飞机上的导管连接，使液压油液或冷气通入或排出箱体。油位观察杯上标识有油位刻度线，用于显示通用液压系统或助力液压系统内部油量。倒飞活门装于通用液压系统或助力液压系统箱体内部，将箱体分为上下两室，每个系统各1件，表面各装有两件板式活门，一是用于在给液压油箱加油时向下打开，使液压油液流入下室；二是用于飞机在进行倒飞或俯冲时，防止油液被惯性力甩离下室，以保证在这种情况下仍能向系统供油。

三、故障原因分析

外场反馈，车间承修的航贸液压油箱交付用户装机后发生破裂，液压油箱中的通用系统油箱部分破损，油液漏光。经检查，破裂部位沿液压油箱焊缝裂开，无异物、无其他损坏零件，且箱体表面质量良好无其他损伤，内部使用介质分别为液压油液和冷气。

通过对液压油箱发生破裂的相关因素进行查找，确定从箱体焊缝处不牢固和通入箱体内的液压油液或冷气压力过大两方面进行分析，列出故障树图1。现将情况分析如下：

图1 液压油箱发生破裂故障树

（一）箱体焊缝处不牢固

因液压油箱表面是由多件油箱外皮焊接而成，产品经长时间使用后，焊缝处可能出现松动。检查该架次飞机修理工作卡，查看修理过程中焊缝处是否有不满足要求的情况。工卡中对焊缝检查有如下要求：

1.油箱基体或焊缝上若有裂纹，允许根据裂纹情况进行补焊修理。裂纹长度和补焊数量不限，但同一条焊缝上的补焊不允许超过两次，原有焊缝应铲掉后再进行补焊。检查工作结果为合格，说明液压油箱各焊缝处表面质量良好，未进行焊接。

2.用压力为0.4MPa的冷气进行油箱气密性试验，保持时间为3min，首先将油箱浸入酒精或重铬酸钾溶液中，检查焊缝及附件连接处，不允许漏气。如经过焊修或大面积表面修理后需进行强度试验。检查工作结果为合格。又由于箱体焊缝处未焊接，所以没有进行强度试验。

所以产品修理完工后，焊缝处表面质量良好，无损伤。如液压油箱装机后发生泄漏，因机上压力为0.3MPa左右，所以仅会出现漏气或漏油现象，不会发生破裂。

（二）油箱内部表面损伤

因箱体内部无异物和其他损坏零件，且箱体表面质量良好无其他损伤，所以排除零件损伤箱体导致破裂的可能。

（三）通入箱体内的液压油液或冷气压力过大

液压油箱强度试验压力为0.4MPa，当箱体内部压力超出该压力时，由于油箱强度不够，将导致表面被胀破。从油箱增压系统工作原理来看，如箱体内的液压油液或冷气压力过大，增压系统内的增压安全活门会将多余压力排出液压油箱。但现在箱体仍发生破裂，主要原因就是安全活门未起到泄压的作用。安全活门失效的原因有两方面，一是安全活门卡滞，超压时未打开，二是油箱与安全活门的管路堵塞。

首先分析液压油液压力过大导致胀破液压油箱的可能性：液压系统正常工作时，外部设备停止向系统内供油，由液压泵推动系统内压力，随着液压泵供压压力增大，系统内压力也随之增大。在外部设备停止供压后，机上液压系统变为封闭式结构，油箱内的油量相对稳定，不会产生较大的波动。根据协同结构，无外来油液进入的可能，所以液压油箱内的液压油液压力不会过大。

然后分析冷气压力过大导致胀破液压油箱的可能性。主要分为两方面，一是液压系统中某产品中的冷气混入液压油液中进入液压油箱；二是油箱增压管路内的过大冷气压力进入液压油箱。

1.通过分析液压系统内产品使用介质，内部装有冷气的产品仅有胶囊式液压蓄压器，其功能为减轻油泵的喘振影响稳定压力，胶囊内充入高压气体作为吸能，当胶囊产生漏点时，高压气体会进入液压管路内，形成油气混合介质，并增加了介质的体积，混入的气体造成油箱内压力持续增高，在安全活门失效的情况下使油箱破裂。

2.油箱增压管路中的产品主要由空气减压器、增压安全活门、应急转换阀和油箱增压排气活门，其中减压器是控制增压压力的部件，其正常工作时保证增压管路中的冷气压力保持在较低的水平。当其功能失效，同时增压安全活门失效，不能正常泄压时，油箱内部压力持续升高，进而胀破液压油箱。

综上，造成油箱爆破的原因主要为增压安全活门失效，导致高压冷气胀破液压油箱。而引起压力升高的原因可能为两方面，即液压蓄压器皮囊密封失效，高压气体泄漏至液压油箱中；减压器工作异常，油箱增压管路持续增压。

四、查找问题根源

锁定故障原因后，通过与用户沟通，确认产品的完好性。经检查，增压安全活门和减压器工作正常，但液压蓄压器皮囊密封失效。将液压系统和增压系统管路分解检查发现，油箱与安全活门连接的管路堵塞，内部存有胶状物质，可能为润滑脂或者其他类似物质。更换液压蓄压器和导管后，液压系统增压管路工作正常，故障排除。所以造成液压油箱胀破的原因为液压蓄压器皮囊损坏后，高压气体进入液压系统管路与液压油液混合，增压安全活门失效后，多余的高压气体无法从液压油箱排出，导致气体胀破油箱。

五、预防问题再次发生的措施

1.液压产品在装配时，禁止在产品内部涂抹润滑脂，同时试验后应进行油液化验，保证产品内部污染度满足要求。各液压系统相关产品装机前，应清洗干净各连接导管，并用冷气吹净内腔。

2.修理液压蓄压器时应重点检查胶囊和结合部位表面质量，试验时应高度关注蓄压器的内部密封性，保证产品密封性符合要求。

六、结束语

以上就是从液压油箱装机部位及相关联附件、液压油箱的结构及组成等方面分析液压油箱发生破裂的原因和预防问题再次发生的措施。通过分析该起故障，能够对液压系统的整体工作结构和原理有一个清晰的了解，为以后液压系统发生其他类似问题提供分析方向。

最后，向在论文编写过程中帮助过我的车间相关人员表示衷心的感谢！