某型民用飞机水系统气密设备研究

王建

【摘 要】随着科学技术的进步以及航空工业生产的需要，对产品和设备的气密性要求也越来越高，因此除了设计和加工过程中采用有效的措施以外，对检测手段的要求也越来越高。本文对某型飞机水系统气密设备进行研究，设计一套由PLC控制并具备实时监控功能的气密试验设备，从硬件设计与软件编程两个方面入手，经过现场的调试，最终满足了飞机气密检测的要求。

【关键词】飞机;水系统;气密;PLC

中图分类号： V245 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）04-0044-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.018

Research on water system air-tightness equipment of civil aircraft

WANG Jian

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute ， Shanghai 200436， China）

【Abstract】With the advances of science and technology， as well as the needs of aviation manufacturing industry， there have been increasing standards of air tightness for products and equipment. Therefore， besides effective actions during design and manufacturing process， the requirements of testing approach have been increasingly demanding. This paper studies the air tightness equipment of water system on a certain type of aircraft， designed an air tightness testing tool controlled by PLC which enables real time monitoring. With the help of both hardware design and software coding， verified by field tests， the requirements of aircraft air tightness test are fulfilled.

【Key words】Aircraft; Water system; Airtight; PLC

1 研究背景與现状

目前某型号飞机在完成飞机水系统所有元器件的安装之后，需要对整个水系统做一个气密性试验，其目的是检验水系统安装的气密性是否达到适航需求，某型号飞机目前沿用的是90年代麦道公司使用的简易设备，该设备完全手动操作，效率较低，随着气密检测技术的发展，传统的气密检测方法已不能满足现代航空工业生产的自动化要求。所以本课题旨在研发的一套自动化并具备实时监控功能的气密试验设备，将PLC控制应用到传统的直接压力式气体测漏仪中，同时加入高分辨率的压力传感器来提高测量精度，缩短与国外先进水平的差距，提高检测过程的自动化水平，增强飞机装配生产的精益性与安全性[1]。

2 技术方案

2.1 总体方案设计

图1所示为本课题气密设备简易功能示意图，包括以下几个功能：空气过滤装置、充气装置和排气装置。其中充气装置和排气装置通过PLC控制，PLC主要设有四个功能：开始，充气，排气和结束，其中充气装置通过一个压力传感器给出信号，当充气压力达到36psi（1psi=6.895kPa）时，开始保压，2分钟后，开启排气阀停止充气，30分钟以后，检测飞机水系统管路的压力值，如果在容差范围内即完成检测工作[2]。

2.2 硬件设计与制造

2.2.1 水系统气密设备主面板

该面板集成了本设备所有功能，其中下方四个圆孔用于安装4个电磁阀，分别为启动按钮、充气按钮、排气按钮和急停按钮。正中间30*30方孔用于安装压力传感器，用于检测系统的进气压力。

2.2.3 设备总图

本设备盒体采用的是Guizu的成品件，型号：GZ-001，带把手、锁扣;材质：外层密度板，内层珍珠棉，周边铝合金。电子式数字压力开关选用AIRTAC成品件，规格为X-DSW10，测压范围：-100ka至1000ka，测量精度：±3%全量程，安装形式为面板安装，配支架X-DPFKIT。电子式数字压力开关校准周期为52周。

2.3 软件功能设计

本设备选用三菱PLC成品件，型号为FX1N-40MR-001，三菱PLC是三菱电机生产的主力产品。他采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。三菱PLC由控制器。运算器和寄存器组成，这些电路集成在一个芯片上，CPU通过地址总线、数据总线和I/O接线电路相连接[3]。

本程序使用软件GX WORKS2编写，GX WORKS2基于PLC功能丰富、工作可靠的特点，广泛应用于航天航空、医疗。铁路、载人移动设备、娱乐设备、安全设备等领域，本程序软件指令选取符合编程手册要求。根据现场实际工作的需求，确定软件运行顺序。让软件运行符合现场实际并达到自动化控制的要求。软件程序见下图所示：

3 水系统气密设备验证

3.1 试验目的

该试验的目的是检验水系统气密性试验器功能可靠性。

试验所需的设备：水系统气密性试验器，秒表，压力表（0～50psi），堵头

3.2 使用说明

（1）在将工装中的接气源快卸接头、空气服务阀接头分别与地面气源、飞机空气服务阀正确连接后，对工装进行通电。

（2）通电后，根据实验要求设置传感器压力值（36psi）。

（3）依次按压启动按钮、充气按钮，工装开始给飞机水系统充气。水系统到达设置的压力值（36psi）后，系统会自动结束结束充气过程。

（4）测试完成后，按压排气按钮，排气电磁阀打开从而完成排气过程。

（5）若工作过程中出现紧急情况，应立即按下按下急停开关，此时充气电磁阀停止工作、排气电磁阀打开，从而防止工装和飞机损坏。

3.3 试验步骤

本系统工作操作流程：开启启动按钮，系统开始运行，打开充气按钮，系统开始充气，在系统内部达到36psi并保压2分钟后，飞机内压力达到平衡，按下排气按钮停止充气，保持30min后，飞机水系统管路压力为35psi，泄露值在容差范围内（2psi），至此按下红色按钮，功能试验完毕。

本試验力证本设备同样可以用于飞机水系统气密试验，首先在将G1厨房、G2厨房用MS21914-8J堵帽堵上，前盥洗室用堵头及连接件堵上。后盥洗室接上检测水系统压力，将水系统气密性试验器和水系统充气接头连接到服务板空气服务阀上，打开阀门对水系统进行加压，如图5、6和7所示。

3.4 试验结果

实验数据如下：

经过机上验证可证实该设备与传统设备相比操作更简单，更容易上手，读数更精确可替代原有手工操作的设备。

4 总结与展望

本文应用于现场飞机气密性检测中，能切实解决现场工作中的技术问题，改善现场作业条件，提高系统气密检测的效率和准确度。

本文旨在充分借鉴国内外飞机气密性试验技术和设备的基础上，对国内飞机水系统气密研究开辟一个新的思路，通过此文的研究，可以对国内民用客机试图形成一个通用的试验设备，试图弥补这个领域的空白。

【参考文献】

[1]陈万武.气密试验机控制系统的PLC改造[J].顺德职业技术学院学报，2011（01）.

[2]杨西周，王乐新.基于PLC的气密试验台检测系统设计[D].煤矿机电，2012（06）.

[3]陈苏波.三菱PLC快速入门与实例提高[M].人民邮件出版社，2008.