胡義明

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮(zhèn) 333001）

0.引言

對于直升機來說，液壓系統(tǒng)是保證直升機安全飛行的重要組成部分，液壓系統(tǒng)的液壓油起著傳遞動力、潤滑、吸收熱量等作用，對直升機的操縱起著關鍵性的作用。然而，有資料表明[1-2]，直升機運行期間液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的概率較高，其中，70%以上的液壓系統(tǒng)故障都是由液壓油污染所導致的。因此，在使用和維修直升機的過程中，必須做好液壓油污染的檢測以及控制工作，才能最大程度地保障飛行安全。

1.液壓油污染來源、種類

1.1 污染來源

對于直升機液壓系統(tǒng)來說，液壓油污染的來源主要分為系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內部，具體分類如圖1所示。從圖1可以看出，液壓油污染的來源表現(xiàn)出多樣、復雜的特點，需要在使用和維護液壓系統(tǒng)的過程中加強污染控制力度，保證系統(tǒng)的正常運行。

圖1 液壓油污染來源

1.2 污染種類及危害

液壓系統(tǒng)常見污染物種類主要分為：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)污染物[3-6]，其中固體顆粒污染物和空氣是液壓油污染的重要來源，會加速液壓系統(tǒng)元件的磨損和腐蝕，使得直升機液壓系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行，甚至發(fā)生故障，影響飛行安全。圖2對三類污染物的定義和危害進行了總結。

圖2 液壓油污染種類及危害

2.液壓油污染對直升機操縱的影響

液壓助力器是直升機飛行操縱系統(tǒng)的關鍵部件之一。直升機旋翼槳葉變距的操縱實現(xiàn)需要由液壓助力器來進行驅動，從而達到控制直升機飛行姿態(tài)的目的，其操縱原理如圖3所示。因此，液壓助力器性能的高低很大程度上決定了直升機操縱系統(tǒng)的性能，也就直接影響了直升機的飛行穩(wěn)定性、操縱性和機動性[7]。

圖3 液壓油污染種類及危害

然而，液壓油受到污染后會對液壓助力器產生一系列的影響，主要表現(xiàn)為：

2.1 助力器自身的輸出速度下降

受污染液壓油中的固體顆粒污染物在長期的累計下，會堵塞助力器進油口的油濾網，導致油液流量減小，使得助力器的輸出速度減小，從而導致跟隨性降低，在快速操縱時甚至會發(fā)生助力器速度飽和的情況，影響直升機操縱系統(tǒng)的性能。

2.2 助力器操縱力增大，有發(fā)生振蕩的風險

固體顆粒類的油液污染物在進入轉閥類液壓助力器后，會在轉閥間隙內逐漸沉積，隨著顆粒數(shù)量的增加，轉閥間的摩擦力也會相應增大，導致助力器的輸出位移和駕駛員操縱桿力的相位出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，需要駕駛員人為修正該現(xiàn)象直升機產生的偏差，從而會有發(fā)生振蕩的風險[8]。

3.液壓油污染度監(jiān)測方法

通過對液壓系統(tǒng)污染度的檢測分析及時判斷系統(tǒng)元件的工作狀況，不僅可以有效提高液壓系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，還可以降低故障發(fā)生率，對液壓系統(tǒng)的維護具有重要的現(xiàn)實意義[9]。目前，直升機液壓油污染度的檢測方法具體可以劃分為：自動顆粒計數(shù)法、光測法、電測法、超聲波法、淤積法、顯微鏡顆粒計數(shù)法、質量測定法等[10]，污染度檢測原理具體如圖4所示。

圖4 污染度檢測方法總結

由于以上檢測技術的工作原理都各不相同，因此對液壓油污染度的測定也就具有相應的優(yōu)勢與不足，例如自動顆粒計數(shù)法檢測液壓油污染度方便、效率高，但不能區(qū)污染物的種類；光測法、電測法、超聲波法測定結果的可靠度目前仍無統(tǒng)一標準；采用淤積法對液壓油污染度進行測定時，其測定結果容易受固體顆粒尺寸分布以及液壓系統(tǒng)內部壓力的波動影響；顯微鏡顆粒計數(shù)法耗時長、測定結果受人為因素的影響較大；質量測定法檢測環(huán)節(jié)多、耗時長，只能得到固體顆粒污染物的總質量，無法反映顆粒尺寸的分布情況。

實際上，直升機在飛行的過程中，液壓系統(tǒng)內部的液壓油污染度是隨時間、工況而改變的，要想準確掌握液壓油污染度的情況就需要結合多種測定方法（如自動顆粒計數(shù)法輔以淤積法）進行測量?，F(xiàn)階段，直升機液壓系統(tǒng)的液壓油污染主動控制技術已成為國內外研究機構的研究熱點，該技術通過布置相應的污染度測定傳感器實時監(jiān)測液壓系統(tǒng)元件的工作狀況，當污染度達到警戒值時會主動發(fā)送告警信息，達到“在線監(jiān)測”的目的。隨著研究的深入，直升機液壓系統(tǒng)“工作狀態(tài)在線監(jiān)測+故障診斷的污染主動控制技術”將會越來越成熟并逐步應用于工程實踐當中，液壓油污染問題將會得到有效的控制。

4.小結

直升機液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的概率較高，液壓油污染作為常見的液壓系統(tǒng)故障來源需要在使用和維護過程中引起足夠的重視。因此，結合多種測定方法對液壓油污染度進行監(jiān)測，及時掌握系統(tǒng)元件的工作狀況并采取相應的控制方法，對確保直升機液壓系統(tǒng)穩(wěn)定運行、確保飛行安全來說就具有重要的現(xiàn)實意義。