飛機真空泵故障模式分析
現代通用航空領(lǐng)域活塞發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的干式真空泵主要用于給姿態(tài)儀、航向儀等機載氣動(dòng)儀表提供真空源。簡(jiǎn)要介紹了現代通用航空領(lǐng)域活塞發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的干式真空泵的結構特點(diǎn)和工作原理，收集、整理了某飛行學(xué)校機隊的真空泵故障數據，對真空泵故障模式進(jìn)行了全面、系統的分類(lèi)分析，并針對不同的故障模式研究對應的檢查方法或預防措施，以延長(cháng)真空泵壽命，提高真空泵的可靠性。
某飛行學(xué)校的飛機故障數據調查顯示：真空系統（ATA37）故障占機隊總故障的5.8%，真空泵故障占真空系統的故障的60.8%，同時(shí)真空泵也是機群故障率最高的部件之一。實(shí)踐表明在使用過(guò)程中，活塞發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的干式真空泵具有平均壽命短、壽命差異很大、經(jīng)常突然失效等特點(diǎn)。這直接導致了機隊可靠性水平下降，嚴重影響了飛行安全，并且給維修部門(mén)的預防性維修造成了很大的困難。
1、真空泵的結構和工作原理
目前通航飛機廣泛使用干式真空泵。干式真空泵為容積式葉片泵，它是由發(fā)動(dòng)機通過(guò)花鍵驅動(dòng)的剪切尼龍軸（見(jiàn)圖1） 驅動(dòng)真空泵內的石墨轉子和安裝在轉子滑槽中的石墨葉片在鋁質(zhì)真空泵殼體內高速旋轉（見(jiàn)圖2），高速旋轉的葉片在離心力的作用下緊貼橢圓形鋁質(zhì)真空泵殼體，將真空泵內部空間分為相互隔離的吸氣和排氣腔，在偏心殼體內旋轉的葉片通過(guò)改變吸氣腔局部容積，使吸氣腔抽真空（壓力小于外界大氣壓力）在系統內產(chǎn)生真空度。為了滿(mǎn)足飛機上安裝的氣動(dòng)儀表的需求，真空泵產(chǎn)生的真空度通過(guò)真空度調節器調整到16931.93 Pa 左右（具體范圍取決機上氣動(dòng)儀表的安裝）。
干式真空泵的剪切尼龍軸起保護發(fā)動(dòng)機作用。當真空泵發(fā)生故障卡死時(shí)，真空泵驅動(dòng)軸繼續轉動(dòng)，剪切尼龍軸受到的剪切力超過(guò)設定值而斷開(kāi)，將故障卡死的真空泵與發(fā)動(dòng)機本體傳動(dòng)機構隔離，避免了發(fā)動(dòng)機的內部損傷。干式真空泵的核心部件（轉子和葉片）均由石墨制成，葉片在轉動(dòng)中與橢圓形的鋁質(zhì)殼體摩擦而磨損的同時(shí)，產(chǎn)生的石墨粉塵又對葉片起到潤滑作用，降低葉片的磨損和溫度，即泵具有自潤滑作用。
2、真空泵故障模式
從干式真空泵在航空領(lǐng)域開(kāi)始應用時(shí)起，工程技術(shù)人員就不斷的對真空泵故障模式進(jìn)行著(zhù)研究和分析。通過(guò)改進(jìn)設計，優(yōu)化結構，完善真空泵的維護方法等提高真空泵的壽命和可靠性。
2.1、溶劑污染
滑油或滑油蒸汽進(jìn)入真空泵內部會(huì )迅速污染石墨，將起潤滑作用的石墨粉變成有害的污泥，損壞真空泵�；蛠�(lái)自于發(fā)動(dòng)機，在特定條件下可能進(jìn)入真空泵（如：真空泵墊子損壞；被忽略的滑油滲漏被吹到發(fā)動(dòng)機后部；機匣通氣時(shí)滑油蒸氣被吸入真空泵）。
另一種污染的原因是清洗飛機時(shí)，水或清洗劑進(jìn)入真空泵。溶劑可能會(huì )從真空泵排氣管或驅動(dòng)密封處進(jìn)入真空泵。
為了解決溶劑污染問(wèn)題，制造廠(chǎng)商在真空泵安裝座上設計了滑油漏油孔，向下安裝的排氣管。日常維護中，當發(fā)現真空泵被滑油污染后，必須檢查確定滑油的來(lái)源（如：真空泵安裝座密封等），并徹底排除故障。清潔飛機時(shí)，應特別注意防止水或清潔劑進(jìn)入真空泵。
2.2、外來(lái)物損傷（FOD）
石墨是脆性材料容易脆斷。少量的橡膠管碎片（如：安裝真空泵時(shí)搖動(dòng)管子時(shí)偶然脫落的碎片），甚至是以前的真空泵遺留在管路中的碳粒等雜質(zhì)都會(huì )造成真空泵的突然失效。這類(lèi)失效通常發(fā)生在新真空泵安裝后很短時(shí)間內�？諝庵械幕覊m能夠滿(mǎn)足真空泵的配合要求。它們小到可以通過(guò)氣濾進(jìn)入真空系統，并與潤滑粉在摩擦表面混合，增大磨損速率并最終導致真空泵提前失效。飛機上裝備有氣動(dòng)陀螺時(shí)，座艙空氣通常是真空泵抽氣的地方。當飛機上的成員吸煙時(shí)，香煙的煙霧包含的顆粒小到能夠通過(guò)氣濾進(jìn)入真空系統。
為了防止外來(lái)物損傷，制造廠(chǎng)商明確規定禁止在安裝真空泵接頭時(shí)使用密封帶（見(jiàn)圖3 和圖4）或其它螺紋密封劑。日常維護中，應注意檢查真空系統軟管，及時(shí)更換老化的軟管；更換失效真空泵（特別是更換卡死的故障真空泵）時(shí)，應徹底清潔真空系統管路和真空調節器，并更換真空濾；在安裝軟管到真空泵接頭時(shí)，不能切割軟管的內層（以方便安裝）。
據TEMPEST 公司統計，95%的真空泵提前失效是由于溶劑污染和外來(lái)物損傷造成。
