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清潔度指產品零部件特定部位的清潔程度或不被雜質污染的程度。清潔度對流體零部件的壽命和可靠性有重要影響，正如國際標準化組織標準ISO
12584－2013《Aerospace－Hydraulic fluid components－Expression of
particulate contamination
levels(航空航天－液壓流體零部件－顆粒污染水平等級的表述)》所指出“流體回路的可靠性很大程度上取決于流體系統中顆粒污染物的數量和尺寸?！睔W美的經驗表明，如果產品制造過程缺少零件清潔工藝，即使采用最先進的加工機床、選用性能最優異的材料，也無法保證產品的性能、壽命和可靠性。
一、清潔度技術簡介
清潔度技術起源于美國。1956年，美國在一個包含兩個浮動陀螺儀、高度依賴于無污染流體的慣性導航系統使用過程中發現，即使只有香煙煙霧尺寸一半大小的顆粒物，就可能危及系統，由此促進了清潔度技術發展。1962年，美軍制定了MIL－STD－1246《產品清潔度及污染控制程序》標準，以確定對產品可靠性和質量至關重要的清潔度等級規范的指導方針和要求。經過幾十年發展，1997年，美國陸軍委托環境科學與技術研究所修訂和修改了這一軍用標準，并規定為國防部提供武器裝備的供應商必須執行清潔度標準，報價單里也需說明執行清潔度標準的費用。美軍強制要求供應商執行清潔度標準后，零件在裝配前潔凈了，武器裝備也實現了設計壽命、可靠性大幅提高，潛艇的噪聲和震動下降，特別是高頻帶降低明顯，降低了10多個安德魯(ANDERON)，軸承壽命由3000小時延長至50000小時。進一步的統計數據表明，清潔度提高一級，產品使用壽命延長一倍。
二、國外清潔度技術應用情況
歐美汽車制造公司、航空發動機制造公司都有清潔度標準，每一張零件圖都在技術要求中標注清潔度指標，任何達不到清潔度指標的零件均判定為不合格。
為了解決航空發動機質量可靠性問題，GE公司、普惠公司根據軍方要求，制定了企業清潔度標準。GE公司要求我國為其生產發動機零部件的企業按照P4TF21清潔度標準管控清潔度。普惠公司制定CPW152產品零件清潔度要求、CPW548載油部件清潔度等標準管控清潔度。英國RR公司制定RRP59016潤滑系統零件清潔度標準。SKF把清潔程度分為極清潔、清潔、普通、污染和極度污染，也制定了相關標準。斯奈克瑪(SNECMA)是法國一家航空與航天工業集團，主要從事推進技術和飛行設備等專業產品設計生產，承擔了歐洲阿里安1～4型火箭各級以及液體助推器所用的推進系統的設計和研制工作。2003年該公司發布了DT55－83潤滑油與燃油系統零部件清潔度標準，對管件、軸承、動態密封裝置規定了允許殘留的污染物限量值。斯奈克瑪還規定，所有航空航天流體零部件上不允許存在任何尺寸大于200微米的顆粒。
表1：斯奈克瑪公司清潔度標準
（每25cm2基準面積的清潔度）
三、我國清潔度技術應用現狀
長期以來，我國制造業對流體系統污染控制側重于流體，無論是國家標準還是國家軍用標準，將流體中的顆粒尺寸控制在微米級，并明確100毫升流體中允許殘留的顆粒數量，對流體系統零件污染控制卻沒有國家標準，通常采用肉眼判斷零件是否潔凈。因此導致我國產品零部件清潔度水平尚須提高。近些年，對一些我國軍工行業生產軸承、泵、閥公司的產品進行了檢測：
2017年8月，航空某軸承公司送檢3種規格軸承，其中零件A軸承檢測結果顯示，150至200微米的顆粒有342個，其中金屬顆粒30個。200至1000微米的顆粒有312個，大于1000微米的顆粒有20個；零件B軸承檢測結果顯示，150至200微米的顆粒有151個，其中金屬顆粒46個。200至1000微米的顆粒有183個，大于1000微米的顆粒有17個。
2017年8月，航空某公司送檢2種液壓控制閥體，小閥體檢測結果顯示，150至200微米的顆粒有336個，其中金屬顆粒161個。200至1000微米的顆粒369個，大于1000微米的顆粒有20個；大閥體檢測結果顯示，150至200微米的顆粒有1164個，其中金屬顆粒640個。200至1000微米以上的顆粒1687個，大于1000微米的顆粒有71個。
2018年7月，航空某公司送檢了活塞和殼體產品，活塞檢測結果顯示，150至200微米的顆粒有13個，其中金屬顆粒3個。200至1000微米的顆粒有5個；殼體檢測結果顯示，150至200微米的顆粒有516個，其中金屬顆粒144個。200至1000微米的顆粒有378個，大于1000微米的顆粒有1個。
航空某公司送檢某型泵，經檢測，分油蓋上150至200微米的顆粒有1874個，200至400微米的顆粒有1464個，大于100微米的顆粒有17個。而油泵柱塞150至200微米的顆粒有1874個，200至1000微米的顆粒有40個。軸承上200微米以上的顆粒有15個。歐美國家航空航天流體零部件清潔度標準中規定，軸承零件中顆粒物尺寸不能超過100微米，泵、閥、齒輪等流體類零部件中的顆粒物尺寸不能超過200微米。上述零部件按歐美清潔度標準判定，都是不合格的。
近幾年，清潔度技術也逐步得到了重視，2018年12月，中國航空發動機集團發布了《航空發動機零部件清潔度等級》《航空發動機零部件清潔度控制要求》《航空發動機零部件清潔度控制工藝要求》《顆粒污染物提取方法》《顆粒污染物檢測方法》等標準，并于2019年1月開始正式施行。國標《航空航天－液壓流體零部件－顆粒污染水平等級的表述》(計劃號20173397－T－519)業已完成終稿編制，待發布。
四、清潔度技術在航天領域的應用建議
航天產品對性能、可靠性、工作環境、質量等均有苛刻的要求，而且產品一般較為復雜，也有很多流體回路的零部件，而且一般工作在高壓、高速工況下。以火箭發動機為例，就有渦輪泵、注油盤、導油管等與流體接觸的零件，對顆粒尺寸和數量非常敏感。理論分析表明，只要轉動零部件上存在大于200μm的顆粒，數量在25平方厘米1.1個以上，幾秒鐘內，零件就會磨損。火箭發動機的渦輪泵轉速每分鐘達2萬轉，因此在航天領域應用清潔度技術勢在必行。
清潔度技術在航天的應用還面臨一些問題：
1．該項技術的重要性還未被廣泛認同。航天產品很多是一次性產品，產品的清潔度又是隨機狀況，缺少清潔度與產品故障的必然性聯系，容易被忽視。清潔度故障所產生問題的復現性差，在航天“管理歸零”“技術歸零”的嚴格質量管控環境下，往往不是分析方向，因此尚未被廣泛認同。
2．缺乏標準支撐。從國家層面來說，雖然有清潔度描述的標準，但缺乏執行標準，航天也不具有行業標準或企業標準，現有的清潔度生產要求一方面不是強制要求，要求的制定隨意性也比較大。
3．廠房、設備等硬件設備不滿足要求。重點設備的清潔度要求從生產、清潔工藝、包裝、倉儲、運輸、裝配等各個環節入手，很多情況下，零部件清洗干凈后，由于運輸過程中的灰塵或者裝配工人手套上的灰塵又將產品污染，因此重點工藝也應從包括環境在內的各方面把控，必要時建設無塵廠房。
4．缺乏相應的工藝。目前航天流體產品在設計時缺少清潔度要求、生產時也沒有專門的清潔度工藝，導致清潔度不可控。
5．檢測手段不完善。航天內部還缺少專業的清潔度檢測設備，往往靠目視檢查或者盲目的延長工藝執行時間，缺乏專業化、高精度檢測手段。
因此，建議從以下幾個方面運用清潔度技術：
1．目前國內汽車等行業清潔度技術已經成熟。建議航天吸收民用技術，以便快速提高技術能力；
2．在航天設計和生產部門開展清潔度相關培訓。掌握理論知識，了解超聲波、水射流、激光、等離子、干冰等清洗技術，同時通過理論分析、計算機仿真等方式深化研究，提高設計和生產人員對清潔度的認知水平和知識儲備；
3．制定清潔度相關標準。在國標標準的框架下，針對航天產品的特點，制定試行標準；
4．選定1－2個型號試行。對其關鍵零部件進行清潔度設計、工藝改進，完成試驗驗證，對標準、流程進行驗證、優化；
5．將清潔度標準提升為集團公司標準或者行業標準。完成清洗設備、檢測設備、儲存環境、轉運工具、裝配環境等方面的升級建設，全面推行清潔度技術。
（作者：楊偉宏，北京宇航系統工程研究所高級工程師；翟文蓉，上海華融機電設備保障技術研發中心工程師。）