某機(jī)型橫向操縱遲緩、駕駛桿跳躍問題的排除

袁 平

(洪都航空工業(yè)集團(tuán)，南昌330024)

0 引 言

據(jù)用戶反映，某型教練機(jī)某架交付使用后，在首翻期內(nèi)，左右壓桿操縱副翼時，飛機(jī)橫向運動遲緩，副翼操縱系統(tǒng)的跟隨性差，而且，駕駛桿在中立位置附近操縱時，駕駛桿在運動過程中有跳躍現(xiàn)象，飛機(jī)橫向難以操縱。

1 副翼操縱系統(tǒng)簡介

該型教練機(jī)的副翼操縱系統(tǒng)是不可逆液壓助力機(jī)械式操縱系統(tǒng)，由前、后艙駕駛桿及不可逆液壓助力器、調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)、載荷感覺器、搖臂、拉桿、支座等傳動桿系組成(圖1)。

2 故障分析

根據(jù)用戶反映的故障現(xiàn)象分析，這是兩個問題的復(fù)合反映。首先，在中立位置附近操縱駕駛桿時，駕駛桿在運動過程中有跳躍現(xiàn)象，說明系統(tǒng)在運動過程中有卡滯現(xiàn)象，即在系統(tǒng)中某個運動連接點的運動部位有銹蝕，使得系統(tǒng)運動不順暢，但銹蝕不太嚴(yán)重。再則，飛行員左右壓桿操縱副翼時，飛機(jī)橫向運動遲緩，副翼操縱系統(tǒng)跟隨性差，說明系統(tǒng)中存在較大的間隙、系統(tǒng)剛度變差或者助力器的性能變差。

3 故障判斷與查找

在現(xiàn)場通過操縱駕駛桿，感覺到系統(tǒng)有明顯的卡滯現(xiàn)象，尤其是駕駛桿在中立位置。其次，通過左右壓桿，明顯發(fā)現(xiàn)副翼舵面有滯后的現(xiàn)象。這就印證了我們的分析，該飛機(jī)的確存在兩個故障。

根據(jù)故障的特點以及故障檢查排除的難易程度，確定排故方案。即：先查找駕駛桿跳躍故障，再查找跟隨性差的故障。

圖1 副翼操縱系統(tǒng)

3.1 駕駛桿跳躍故障的分析判斷

首先，通電通壓，小范圍均勻地左右壓前后艙的駕駛桿。在向左和向右壓桿2°～3°時均感覺到駕駛桿有明顯停頓，然后稍微的加力，駕駛桿繼續(xù)運動，且運動順暢。再將液壓助力器的液壓開關(guān)關(guān)閉，再左右壓桿，感覺桿力加大，沒有停頓現(xiàn)象。由此分析，系統(tǒng)在通電通壓的情況下，左右壓桿時，載荷機(jī)構(gòu)的彈簧力、系統(tǒng)的摩擦力和助力器的開啟力按一定的傳動比傳到駕駛桿上，在駕駛桿小范圍運動時，載荷機(jī)構(gòu)的彈簧力FT很小，系統(tǒng)的摩擦力Fm和助力器的開啟力Fk也應(yīng)該在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以桿力非常小。此時，如果系統(tǒng)存在卡滯現(xiàn)象，卡滯力Fka（也就是軸承的摩擦力）相對載荷機(jī)構(gòu)的彈簧力FT、系統(tǒng)的摩擦力Fm和助力器的開啟力FK之和而言相當(dāng)或大于它，即Fka≥FT+Fm+FK。所以在左右壓桿時，感覺駕駛桿跳躍明顯。而關(guān)閉液壓助力器后，左右壓桿時，不僅要克服載荷機(jī)構(gòu)的彈簧力FT、系統(tǒng)的摩擦力Fm，還要克服液壓助力器活塞桿與助力器外殼的摩擦力Fm，此摩擦力相當(dāng)?shù)拇??？ka（也就是軸承的摩擦力）相對載荷機(jī)構(gòu)的彈簧力FT、系統(tǒng)的摩擦力Fm和助力器的開啟力FK、液壓助力器活塞桿與助力器外殼的摩擦力FM之和而言相當(dāng)或大于它，即Fka＜FT+Fm+FK+FM，所以在左右壓桿時，感覺駕駛桿跳躍不是很明顯。

當(dāng)系統(tǒng)中有卡滯現(xiàn)象時，無非是在系統(tǒng)中活動關(guān)節(jié)部位的軸承銹蝕，或著是系統(tǒng)與其它系統(tǒng)有碰撞現(xiàn)象。但由于故障發(fā)生在駕駛桿中立位置附近，所以與其它系統(tǒng)有碰撞現(xiàn)象的情況一般不會產(chǎn)生。系統(tǒng)中有卡滯現(xiàn)象只能是系統(tǒng)中某個活動關(guān)節(jié)部位的軸承銹蝕所產(chǎn)生的。

另外，根據(jù)無回力液壓助力器的特點，液壓助力器輸出端的載荷不會傳到駕駛桿上。所以可以確定系統(tǒng)中有卡滯現(xiàn)象只能是在系統(tǒng)中液壓助力器輸入端的前段，也就是從前后艙駕駛桿開始一直到液壓助力器的輸入端，包括載荷機(jī)構(gòu)和調(diào)效機(jī)構(gòu)等部分。

3.2 駕駛桿跳躍故障的查找

通過上述分析判斷，即著手對故障進(jìn)行查找。為了快速找到故障部位，對系統(tǒng)進(jìn)行分段檢查，即按照前艙、后艙、載荷機(jī)構(gòu)和調(diào)效機(jī)構(gòu)部位和系統(tǒng)前段的桿系部分進(jìn)行檢查。

首先，將助力器、載荷機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)斷開，左右壓桿，感覺在中立位置附近駕駛桿運動不順暢，有卡滯現(xiàn)象。

再把拉桿3與搖臂斷開，將前后艙系統(tǒng)分離，分別操縱駕駛桿，前艙的駕駛桿運動很流暢平緩，沒有卡滯，而后艙仍然有卡滯現(xiàn)象。說明故障在后艙駕駛桿到助力器之間。

緊接著，將拉桿4與系統(tǒng)斷開，操縱后艙駕駛桿，駕駛桿仍然有卡滯現(xiàn)象。這樣，就表明了故障產(chǎn)生在后艙中央操縱機(jī)構(gòu)上。

將駕駛桿與后艙中央操縱機(jī)構(gòu)分離，將中央操縱機(jī)構(gòu)從座艙拆出分解，檢查發(fā)現(xiàn)中央支座中4個軸承900810的潤滑脂已經(jīng)完全干澀，并且軸承的內(nèi)外滾槽和滾珠有不同程度的銹蝕。

3.3 跟隨性差故障的分析判斷

從硬式操縱系統(tǒng)的特點分析，系統(tǒng)的跟隨性差主要是跟系統(tǒng)的剛度、系統(tǒng)的間隙和助力器的不靈敏區(qū)有關(guān)。

首先，系統(tǒng)的剛度問題。系統(tǒng)的剛度主要與拉桿、搖臂、支座以及機(jī)體的剛度有關(guān)，這些在飛機(jī)設(shè)計時已經(jīng)考慮。飛機(jī)在使用一段時間后一般不會發(fā)生變化，所以不考慮系統(tǒng)的剛度問題。

其二，系統(tǒng)的間隙問題。系統(tǒng)的間隙主要是受各個連接部位的間隙的影響。主要有拉桿與搖臂之間的連接間隙、搖臂與支座之間的連接間隙、拉桿與拉桿之間的連接間隙、扭力管與搖臂之間的連接間隙以及系統(tǒng)中軸承的游隙。

拉桿與搖臂之間、搖臂與支座之間、拉桿與拉桿之間都是軸承、襯套和螺栓連接，它們的材料都為鋼材，不容易產(chǎn)生磨損和變形。

扭力管與搖臂之間是搖臂本體、扭力管本體和錐形螺栓連接，其中扭力管和錐形螺栓的材料都為鋼材，而搖臂的材料是鍛鋁LD5。兩種不同的材料連接，相對軟的一種材料就容易產(chǎn)生局部變形，這種連接部位應(yīng)該作為重點檢查部位。

軸承的游隙在外場檢查比較困難，因此，此項檢查工作可以安排在排除了其它原因之后再進(jìn)行。

最后，助力器的不靈敏區(qū)問題。按照成品協(xié)議，助力器的不靈敏區(qū)（在輸入端測量）為不超過0.3mm。產(chǎn)品在裝機(jī)前都經(jīng)過了裝機(jī)前試驗，合格后方能裝機(jī)。裝機(jī)使用一段時間后，助力器的不靈敏區(qū)一般不會產(chǎn)生變化，即使會產(chǎn)生變化，在外場沒有辦法檢測，只有通過更換助力器來判別。而在之前，用戶已經(jīng)更換過助力器，沒有解決問題。因此，助力器的不靈敏區(qū)的問題可不作為問題的主攻方向。

綜上所訴，本人決定將系統(tǒng)的間隙問題作為解決問題的關(guān)鍵，先查找間隙，如果沒有效果，再考慮軸承的游隙，最后再考慮系統(tǒng)的剛度問題。

該檢查工作只能在機(jī)上進(jìn)行，但由于整個系統(tǒng)連接點多，工作量也較大，查找比較困難。只有按照助力器的特點，將系統(tǒng)分為兩段，即助力器的輸入端以前的部分為一段，助力器的輸出端為一段，分別進(jìn)行檢查工作。

3.4 跟隨性差故障的查找

按照分析的結(jié)果，在飛機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)間隙的檢查。先通電通壓，操縱駕駛桿，觀察副翼運動的情況。感覺在左右換向壓駕駛桿，駕駛桿小范圍運動時，副翼運動遲緩，當(dāng)駕駛桿大范圍運動時，副翼運動正常。駕駛桿朝一個方向運動，副翼開始反應(yīng)慢，隨后運動正常。這就證明系統(tǒng)中確實存在間隙，系統(tǒng)中有空行程。然后打開助力器口蓋，將助力器的輸入端固定，操縱駕駛桿，感覺空行程還存在，這就說明了故障出現(xiàn)在系統(tǒng)的前段，即在駕駛桿到助力器的輸入端的這一段范圍內(nèi)。再打開副翼操縱系統(tǒng)前段各個安裝檢查口蓋，將助力器的輸入端固定，反復(fù)操縱駕駛桿，觀察各個運動點的運動情況，發(fā)現(xiàn)在12框處，扭力管與搖臂之間有明顯的相對轉(zhuǎn)動，即搖臂上的錐形孔產(chǎn)生變形成橢圓形錐形孔。至此，故障點已經(jīng)查明。

4 故障的排除

對于卡滯故障，比較好解決，只是將干澀銹蝕的軸承進(jìn)行清洗潤滑，重新裝配，恢復(fù)原狀即可。

對于扭力管與搖臂之間有相對轉(zhuǎn)動的故障，處理起來比較復(fù)雜。首先要將機(jī)翼與機(jī)身分離，再將12框處的5號、6號和18號拉桿與此處的搖臂分離，將支座拆卸出來，再將錐形螺栓拆卸下來，將扭力管從支座中抽出，卸下?lián)u臂。將搖臂和扭力管按原狀態(tài)組合好，重新鉸制錐形孔，將錐形螺栓孔加大一級，并將錐形螺栓加大一級安裝。重新安裝，恢復(fù)飛機(jī)原狀態(tài)。

5 故障產(chǎn)生原因分析及解決方法

卡滯故障的產(chǎn)生原因主要是與飛機(jī)的使用維護(hù)有關(guān)。按照維護(hù)規(guī)程和維修技術(shù)手冊的要求，對所有的活動關(guān)節(jié)部位，都需要定期進(jìn)行檢查、清洗和從新潤滑。而用戶沒有完全按照此要求執(zhí)行。因此，徹底解決的辦法是加強地面的維護(hù)，定期清洗和潤滑軸承。

扭力管與搖臂之間有相對轉(zhuǎn)動的故障原因主要是與裝配質(zhì)量有關(guān)（見圖2）。從圖中可以看出，搖臂的臂長較大，搖臂根部所受的力較大，搖臂與錐形螺栓的結(jié)合面和扭力管與錐形螺栓的結(jié)合面承受較大的擠壓。由于搖臂的材料為LD5，錐形螺栓的材料為30CrMnSiA，扭力管的材料為30CrMnSiA。因此，當(dāng)裝配時錐形螺栓沒有擰緊，錐形孔與錐形螺栓之間存在細(xì)微的間隙，在使用一段時間后，搖臂上的錐形孔容易變形成為橢圓形錐形孔，使得錐形螺栓與搖臂之間產(chǎn)生間隙，在操縱飛機(jī)時，扭力管與搖臂就會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使得系統(tǒng)產(chǎn)生了空行程。解決辦法是外場重新鉸制錐形孔，將錐形螺栓孔加大一級，并將錐形螺栓加大一級安裝。內(nèi)場解決的辦法其一是將搖臂根部的直徑加大，并加長錐形螺栓，增加搖臂與扭力管的結(jié)合面，減小搖臂與扭力管的結(jié)合面的局部壓強。其二是加強裝配質(zhì)量監(jiān)控。

圖2 扭力管與搖臂安裝示意圖

6 結(jié)語

該型教練機(jī)的副翼操縱系統(tǒng)是不可逆液壓助力式的操縱系統(tǒng)，在分析和判斷問題時，應(yīng)該以助力器作為分解系統(tǒng)的分界點，分段檢查，盡量縮小查找的范圍。通常，在駕駛桿上能感覺得到的桿力問題，一般問題都出在助力器的前段，而系統(tǒng)的間隙問題就需要以助力器為分界點分段檢查。本文所述的兩個問題，就是通過以助力器為分界點，先確定大致范圍，再逐個排除。

[1]徐鑫福主編.飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng).北京：北京航空航天大學(xué)出版社