3.3 发动机整机及零部件清洗实例
在发动机修理线上,主要对发动机零部件进行清洗。在某些情况下,则需要对发动机整机进行清洗,以保持发动机的良好性能和工作效率。
3.3.1 发动机整机清洗
发动机的整机清洗是指不从飞机上拆下发动机,不分解发动机整机的条件下,实施定期或视情况的气流通道清洗。图2-3-5所示为高压水溶液冲洗。目的是通过清除附着在进气道、压气机叶片等气流通道上的沉积物,保护叶片,延缓或消除空气中杂质对发动机性能的影响,恢复劣化了的性能,保持发动机的设计寿命,同时预防或排除发动机某些故障的发展。

图2-3-5 高压水溶液冲洗
发动机压气机叶片污染物主要是盐类和由沙尘、工业粉尘、昆虫、油类等组成的油脂污垢等,盐分通过发动机冷、热腐蚀影响发动机寿命,油脂污垢影响压气机效率。为清洗气流通道的污染物,整机多采用冷清洗和热清洗法。
1.冷清洗
冷清洗是指发动机在冷运转状态时,向进气道喷入清洗液清洗,也称“除盐清洗”。按照民航飞机维修手册,发动机每工作([0-9]+)([0-9]+)h就必须清洗,发动机冷转时转速较低,气流的温度不高不会引起发动机的热腐蚀,因此应当在非高温下进行。图2-3-6所示为整机冷清洗前的准备,图2-3-7所示为清洗前配置的药液,图2-3-8所示为冷清洗时的排气装置形貌。由于发动机冷转状态的持续时间较短,因此要有效清除叶片上的盐分,对清洗剂的性能要求较高。油脂污垢在叶片上附着力较强,冷清洗时转速较低,难以有效清除时,宜采用热清洗法。

图2-3-6 整机冷清洗前的准备

图2-3-7 清洗前配置的药液

图2-3-8 冷清洗时的排气装置形貌
2.热清洗
热清洗是指发动机在慢车状态时,向发动机喷入蒸馏水或清洗剂来清除叶片上的油脂污垢,从而还原发动机的性能,又称“恢复性能清洗”。发动机在慢车状态时,转速较高,工作时间较长,利用液滴与叶片的冲击力消除叶片上的污垢,恢复发动机的性能。但是在进行热清洗时,会引起发动机的转速、温度下降,其下降量因具体的发动机而异。转速的下降量一般为10%~20%,温度的下降量一般为2℃~30℃。如果清洗时使用易燃有机化合物清洗剂,当喷入的清洗剂过多或使用不当时,可能引起瞬时超温甚至烧坏发动机。
3.3.2 压气机清洗
压气机为冷端部件,其主要污垢是金属氧化物、油污、积炭和灰尘。对于这些污垢,应根据对部件进行的检查结果,选择不同的清洗方法进行清洗。下面为几种具有代表性的清洗方法。
对含有不能沾汽油的零件涂层用酒精擦拭干净。一般的钢或合金零件可用汽油清洗,如钛合金叶片、钢叶片。对难以用汽油清洗干净的压气机零件,用水基清洗剂清洗,把水基清洗剂放入热水稀释,用布蘸取清洗液擦拭。
某渗铝层和硅酸涂层的压气机叶片修理清洗时,主要是去除积炭和锈蚀。选用磷酸作为除锈成分,酒精为增溶剂成分,Lan-826为缓蚀剂,表面活性剂为LD,柠檬酸钠为络合剂,含氟表面活性剂为加速除锈的渗透剂,分别占清洗剂的一定比例。叶片在5℃~25℃条件下,视情况浸泡,但浸泡时间不超过60 min,浸泡完成后用自来水冲洗表面。磷酸的主要作用是除锈;酒精主要作用为溶解油污,作为碱性缓冲,提高协同活性剂、增加清洗液对表面污物的分散性;Lan-826主要作用是延缓对渗铝层的腐蚀;LD作用为使混合酸液具有除油功能;柠檬酸钠具有阻垢、化垢作用。
对于需要除锈的零件,用以氢氧化钠为主成分的碱性除锈清洗剂,稀释并加温后把零件放入清洗槽浸泡,以清除表面的污垢、积炭和油脂等,清洗液的浓度以及浸泡时间的长短根据污垢情况而异。
乳液清洗:采用水包油型乳状清洗剂,清除铝合金、镁合金和钛合金表面的油脂等污垢,并且不会损伤电镀和涂层膜。
溶剂清洗:在氯化烃溶剂中加入表面活性剂和缓蚀剂,配制成常温或加温型清洗剂,用以消除钛合金、铝合金、镁合金等的涂层和积炭。这种清洗剂在常温下会蒸发出有害物质,清洗时在溶剂的上层应用水或油覆盖,防止有害物质的蒸发,清洗过程中把被清洗部件浸泡在清洗液下层,不必搅拌。
大量使用硅橡胶做黏合剂和密封剂的部件,应采用石油系溶剂、氯化烃和有机盐等构成的清洗液浸泡。使硅橡胶溶解或软化,然后予以清除。
3.3.3 火焰筒清洗
火焰筒的清洗主要是清除积炭和高温氧化物,其步骤如下:
(1)将火焰筒放入炉子加温到500℃左右,保温一定时间;或加温到更高温度,温度更高时减少保温时间,但温度不宜过高。
(2)拿出火焰筒,空气冷却后,用压缩空气吹除积炭。
(3)用汽油刷洗火焰筒剩余积炭,用布擦干净;或用火焰筒清洗液,加温至60℃~80℃清洗。
(4)工作喷嘴的污物则用钝刮刀刮除,用毛刷沾汽油刷洗,用布擦干净。
3.3.4 涡轮清洗
发动机热部件材料有高温合金、镍合金和钴基合金等,需要清除的杂质有污垢、高温氧化物和积炭等。金属氧化物大致可分为与大气直接接触的表层,仅次于其下面的中层和与部件基材金属相连的底层部分。每层的氧化程度不相同,对不同层的氧化物采用不同的清洗液清洗。
碱性除垢清洗液:以氢氧化钠为主要成分的碱性除垢清洗剂,加温后浸泡部件,可使不溶性金属氧化物转化为可溶性金属气化物而被清除;主要用于消除与大气直接接触于表层所形成的金属氧化物。
酸性除垢清洗液:以无机酸和缓蚀剂为主要成分的加温型清洗剂,用于清除碱性除锈、除垢清洗液清除表层之后剩下的中层金属氧化物及尚未除掉的表层金属氧化物;在清洗铝合金和镁合金时,应注意不要对镀铬表面造成损伤。
高锰酸钾清洗液:以高锰酸钾和氢氧化钠为主要成分的加温型强氧化性清洗液,经碱性除垢、除锈清洗液及酸性除垢清洗液清除表层与中层后,剩下的部件底层金属氧化物,以及这些清洗液所未能除去的上层金属氧化物,可采用此种清洗液清除。
磷酸清洗液:以磷酸和缓蚀剂为主要成分的清洗液,可清除经高锰酸钾清洗液氧化后,变成可溶性的底层氧化物;这种清洗液对铁合金和铝合金没有腐蚀性。
涡轮叶片清洗工艺:将洗涤剂和去离子水倒入装有超声波振荡器的槽子,加温至85℃。放入涡轮叶片,开启振荡器10~20 min,将涡轮叶片取出,放入热水槽的去离子水或蒸馏水,热水不低于80℃,洗涤5~10 min,再次放入80℃以上的热水槽清洗5~10 min,取出后干燥。洗完后不允许表面有油污、水纹,如有可以重复清洗或用脱脂棉擦拭。
3.3.5 导向器清洗
导向器的污物主要为积炭和腐蚀物。导向器除积炭流程如图2-3-9所示,除积炭槽的溶液主要由氢氧化钠、高锰酸钾、自来水组成,疏松槽主要是磷酸溶液,冲洗干净后,烘箱内保温过程中打开烘箱门一定次数。

图2-3-9 导向器除积炭流程
3.3.6 导管清洗
(1)用含一定比例航空滑油的清洗汽油清洗,或用汽油冲洗机冲洗。
(2)内腔冲洗干净后继续冲一定时间。
(3)氧气管禁止汽油冲洗,可用沾酒精的布擦拭。
3.3.7 机匣结合面石棉垫的清除
机匣结合面石棉垫的清除主要有两种方法:一种是用香蕉水或丙酮浸泡,也可以用三氯甲烷,浸泡疏松后使用刷子刷除。另一种是用光滑的钝刮刀轻刮,刮除石棉垫。
3.3.8 钛合金零件的清洗
钛合金零件的清洗方法主要有汽油清洗、专用清洗剂和蒸气脱脂清洗法。
1.汽油清洗法
部分企业把钛合金零件放入汽油中清洗,自然晾干。
2.专用清洗剂清洗法
使用避免出现腐蚀、变形、氢脆和渗氢现象的专用清洗剂。将清洗剂倒入超声波清洗槽,兑水50%,搅拌后加温到一定温度,零件全部浸入溶液,开启超声波清洗,清洗干净后,用脱水冷气吹干。
3.蒸气脱脂清洗法
预清洗除去灰尘和盐分后,加热三氯乙烷、三氯乙烯和四氯乙烯等,使零部件置于其蒸气中,清除矿物油和动植物油。使用的这些溶剂对钛合金没有腐蚀作用,但加水后生成盐酸会损坏钛制部件,因此禁止使用以氯化烃为原料的溶剂对钛部件进行蒸气脱脂,也禁止含有钛合金的零件接触氯元素。
3.3.9 滑油附件清洗
用一定温度和压力的航空滑油冲洗机匣油路,冲洗时间5 min,滑油应从附件各孔中成射流状连续流出,用绢布检查流出的滑油是否清洁,应无金属屑和杂质。冲洗不掉的脏物,可以采取毛刷刷洗法清除。
3.3.10 不锈钢及其镀铜组件的清洗
为保护不锈钢及其镀铜组件原有表面处理保护层,并除去积炭和油脂,采用清洗剂、三聚磷酸钠、高锰酸钾配合成溶液清洗。将溶液加温到一定温度,保温一定时间,定时检查残余积炭,残余积炭可用毛刷蘸酒精加3%的鸡钠粉清除。表2-3-1为某发动机零部件清洗方法一览表。
表2-3-1 某发动机零部件清洗方法一览表

【知识拓展】
废旧清洗液处理
对于清洗槽里的清洗液及以荧光液为主的探伤用液体,使用一段时间后不能有效发挥作用则需要更换。由此也产生了大量有机物浓度高、色度高、破乳难度大、污染强度大的废水,这类废水难处理且不能直接生化降解。需要投入相应的药品预处理,通过经济、可靠、稳定的生化处理工艺完全降解,达到环保要求后方允许排放。投入药品,这样既满足了工业生产需要,又最大限度地保护了生态环境。
根据废液的有害元素,选择药品。投入药品后,一些被置换出的元素变成漂浮物、沉淀物,把漂浮物、沉淀物收集,晾干或烘干,进行集中处理。图2-3-10所示为经过处理的废旧溶液中的有害元素。

图2-3-10 经过处理的废旧溶液中的有害元素
【课堂练习】
一、简答题
1.清洗的定义是什么?一次清洗和二次清洗有何区别?
2.清洗的准备工作有哪些?需要注意哪些事项?
3.航空发动机整机清洗的目的、意义和注意事项是什么?
4.常用的清洗剂有哪些?这些洗涤剂有什么特点?可以用于清洗航空发动机上的哪些零件?
5.航空发动机上的空调引气管,大修时使用什么清洗剂进行清洗?为什么?
6.航空发动机大修时,拆卸下来的电缆是否需要清洗,使用什么清洗剂,为什么?
二、拓展训练题
1.请写出航空发动机零部件的三种或三种以上常见的清洗方法,并详细列出每种清洗方法在航空发动机零部件上的应用。
2.分别写出三种或三种以上常见发动机整机和零部件的清洗方法。
3.现代的航空发动机,使用了越来越多的复合材料。查阅相关资料,清洗复合材料时,需要注意哪些事项?航空发动机大修时,常用的复合材料使用什么清洗剂进行清洗?
4.2016年2月,乘客登上一架从上海飞往旧金山的波音747-400飞机时,闻到客舱空调出来的空气有异味,飞机空调系统的引气源于发动机。从发动机清洗的角度,哪些因素会导致飞机客舱出现异味?
【素养提升】
仔细阅读以下教学案例,结合本任务所学习的专业知识和技能。从工匠精神、劳模精神、劳动精神、奉献精神和家国情怀等方面,分析案例中所蕴含的积极元素。作为新时代的航空维修事业接班人,结合案例中的优秀品质,树立自己的工作目标,写一篇读后感短文。
某大国工匠在全国劳动模范和先进工作者先进事迹巡回报告摘要
精彩的人生需要拼搏,拼搏的人生更加精彩。参加工作21年来,我的双手经常被烫出水泡,眼睛时常被电弧光刺痛流泪,衣服经常被汗水浸泡;无数个“白加黑”,一天十几个小时,握焊枪的手臂酸痛无比,甚至吃饭时连筷子都拿不稳;无数个“5加2”,我不能伴随儿子的成长,面对孩子渴求的双眼,我忍痛割爱、惭愧不已;无数个“节假日变成工作日”,我不能尽孝身体羸弱的双亲,面对父母日益增多的白发,我五味杂陈、心酸泪流……就这样,不断追踪焊接前沿技术、不断挑战自我超越自我。
日拱一卒无有尽,功不唐捐终入海。我是工作室的牵头人,我的9人团队平均年龄不到30岁。通过劳模日常克难攻坚行为、创新攻关精神影响研发团队,不断带动身边人。我们长期开展“名师带名徒”“一师带多徒”活动,通过我的言传身教,不断教育身边人。
我们还常态化地开展岗位练兵,在练赛中识才、选才、育才,把成绩优异的选手“有意识”地进行重点培养,不断激励身边人。我们的团队人人有绝活、个个有绝技;攻关有“绝招”,思维有“诀窍”。团队先后获得军队科技进步二等奖1项、三等奖3项;襄阳市三等奖3项;工厂一等奖1项、二等奖6项。工作室被湖北省总工会命名为“湖北省示范性劳模创新工作室”。
我先后开发应用10余项行业内领先装备核心技术,破解了上百个修理“瓶颈”和难题,先后获军队科技进步一等奖1项、二等奖1项、三等奖4项。自己先后荣获空军金牌蓝天工匠、全国五一劳动奖章、全国五一巾帼标兵、中国好人、荆楚楷模、大国工匠2019年度人物等多项荣誉。