直-X 型機(jī)星形件支臂端襯套松動(dòng)安全性影響分析

劉洪君 孫盛坤 秦瑞祥（海裝駐天津地區(qū)軍事代表局，天津300073）

1 背景

近幾年，直-X 型機(jī)在轉(zhuǎn)場(chǎng)飛行途中和正常飛行訓(xùn)練時(shí)多次發(fā)生星形件支臂端襯套松脫事故，該襯套在揮舞、擺振及變距過(guò)程中起重要作用，襯套松動(dòng)是否會(huì)造成飛行安全隱患，若存在安全隱患，對(duì)飛行安全會(huì)有多大威脅，一直是困擾部隊(duì)的瓶頸。

該襯套多次發(fā)生松動(dòng)事故原因何在，如何防范或減少事故的發(fā)生，如何能在事故發(fā)生的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，成了當(dāng)前保證安全完成飛行任務(wù)的首要任務(wù)。

2 支臂端襯套的工作機(jī)理

星形柔性槳轂的揮舞鉸、擺振鉸和扭轉(zhuǎn)鉸全部集中在球形軸承上，星形件和球形軸承共同作用完成主旋翼的三個(gè)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在支臂端通過(guò)頻率匹配器為擺振運(yùn)動(dòng)提供阻尼。星形件支臂端的作用是為主旋翼的揮舞和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié),還要承受主槳葉引起的周期性擺振壓力。星形件支臂端結(jié)構(gòu)和位置見(jiàn)圖1，它主要承受由于扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)摩擦產(chǎn)生的扭矩,支臂揮舞節(jié)點(diǎn)位移變化而產(chǎn)生的摩擦力。

圖1 星形件支臂端結(jié)構(gòu)和位置

3 常見(jiàn)使用星形件狀態(tài)

目前直-X 型機(jī)正在使用中出現(xiàn)支臂端襯套松動(dòng)問(wèn)題較常見(jiàn)的有兩種常見(jiàn)技術(shù)狀態(tài)，早期狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)。

3.1 早期狀態(tài)星形件

支臂襯套端部有防扭銷釘、螺釘和墊片結(jié)構(gòu)星形件組件（以下簡(jiǎn)稱早期狀態(tài)），結(jié)構(gòu)膠選用EA93093NA，該狀態(tài)星形件支臂端襯套外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 早期狀態(tài)星形件支臂端襯套結(jié)構(gòu)

3.2 過(guò)渡狀態(tài)星形件

支臂端襯套取消端部防扭機(jī)構(gòu)、壓緊螺釘，增加帶凸肩的支臂端襯套（以下簡(jiǎn)稱改進(jìn)狀態(tài)），結(jié)構(gòu)膠選用EA93093NA，該狀態(tài)星形件支臂端襯套外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 過(guò)渡狀態(tài)星形件支臂端襯套結(jié)構(gòu)

4 星形件支臂端襯套松動(dòng)故障現(xiàn)象和原因分析

4.1 故障現(xiàn)象

直-X 型機(jī)星形件早期狀態(tài)支臂端襯套松動(dòng)的典型故障現(xiàn)象見(jiàn)圖4，主要表現(xiàn)為：支臂端襯套膠接膠瘤與襯套之間出現(xiàn)縫隙和松動(dòng)（若膠瘤局部脫落不屬于襯套松動(dòng)故障），如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，襯套會(huì)脫出進(jìn)入頻率匹配器內(nèi)槽，磨損星形件支臂端基體，造成星形件報(bào)廢；過(guò)渡狀態(tài)星形件支臂端襯套松動(dòng)的故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：支臂端襯套膠接膠瘤與襯套之間出現(xiàn)縫隙。

圖4 星形件支臂端襯套典型故障

4.2 原因分析

結(jié)合過(guò)去和目前同類問(wèn)題情況和在制品解剖分析，認(rèn)為早期狀態(tài)星形件和過(guò)渡狀態(tài)星形件支臂襯套松動(dòng)的主要原因如下：

1)膠接質(zhì)量過(guò)程控制不到位，支臂端襯套內(nèi)表面膠接前預(yù)處理存在問(wèn)題，致使支臂端襯套膠接面和EA93093NA 膠粘劑粘接不良，產(chǎn)生氣泡，界面膠接強(qiáng)度不能承受外界載荷的作用，導(dǎo)致支臂端襯套產(chǎn)生松動(dòng)。

2)由于EA93093NA 膠粘劑的高溫剪切強(qiáng)度偏低，直升機(jī)某些飛行狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間飛行有可能產(chǎn)生局部溫度積聚，致使膠接強(qiáng)度降低，導(dǎo)致早期狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)星形件（使用EA93093NA 膠粘劑）支臂端襯套產(chǎn)生松動(dòng)。

3)早期狀態(tài)星形件支臂端設(shè)計(jì)存在不足，支臂端襯套沒(méi)有凸肩，防扭銷釘和螺釘由于和復(fù)合材料的連接問(wèn)題沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)目的，支臂端襯套不能承受外界載荷而產(chǎn)生松脫。

5 安全性分析

針對(duì)星形件支臂端出現(xiàn)的襯套松動(dòng)故障，經(jīng)過(guò)多次組織分析研究，分析了星形件故障發(fā)生后對(duì)直升機(jī)安全性影響，早期狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)星形件支臂端襯套如果出現(xiàn)松動(dòng)，沒(méi)有脫落，可以保證飛行安全，具體結(jié)論如下：

5.1 早期狀態(tài)星形件

1）早期狀態(tài)星形件支臂端襯套膠接膠瘤與襯套之間出現(xiàn)縫隙和松動(dòng)，根據(jù)星形件支臂端襯套的作用機(jī)理，如果在飛行過(guò)程中發(fā)生此故障，星形件支臂端仍可實(shí)現(xiàn)擺振、揮舞和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直升機(jī)可以安全飛行。

2）由于早期狀態(tài)星形件支臂端襯套端部沒(méi)有凸肩，襯套徹底松動(dòng)后會(huì)脫出，一旦脫出的襯套與端頭螺釘退入頻率匹配器的工藝孔內(nèi)，將限制旋翼轂的揮舞、擺振和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)飛行員可以感覺(jué)到主旋翼的振動(dòng)增大，持續(xù)作用將使星形件的支臂受到磨損，存在安全隱患。

歐直對(duì)存在安全隱患的襯套脫出現(xiàn)象，專門(mén)編發(fā)了服務(wù)通報(bào)N062.00.21，應(yīng)對(duì)措施是在頻率匹配器工藝孔內(nèi)增加擋塊（見(jiàn)圖5），襯套一旦松脫，擋塊將抵住襯套防止脫出的發(fā)生（襯套向外移動(dòng)1mm），消除了安全隱患。公司已經(jīng)依據(jù)該服務(wù)通報(bào)編發(fā)了直-X 型機(jī)的服務(wù)通報(bào)（ZX-62-0155），早期狀態(tài)星形件落實(shí)服務(wù)通報(bào)后不存在安全性問(wèn)題。

圖5 N062.00.21 擋塊安裝位置

5.2 過(guò)渡狀態(tài)星形件

1）過(guò)渡狀態(tài)星形件支臂端襯套端面存在凸肩，在飛行過(guò)程中發(fā)生松動(dòng)故障，仍可以正常實(shí)現(xiàn)擺振、揮舞和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能夠保證直升機(jī)的飛行安全。

2）過(guò)渡狀態(tài)星形件取消了沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)目的端面防扭螺釘，在支臂端襯套端部增加凸肩。此措施消除了螺釘脫出后對(duì)星形件造成的損傷和破壞，防止襯套松動(dòng)后完全脫出。

過(guò)渡狀態(tài)支臂端結(jié)果雖然不能完全杜絕襯套松動(dòng)問(wèn)題，但是凸肩可以徹底解決襯套松動(dòng)后的脫出問(wèn)題，保證飛行安全。

6 旋翼轂星形件外場(chǎng)監(jiān)控措施

鑒于目前星形件支臂端襯套松動(dòng)的故障，為保障外場(chǎng)飛行安全，外場(chǎng)正在服役的飛機(jī)，進(jìn)行10 個(gè)飛行小時(shí)之后在地面檢查時(shí)，要求特別注意支臂端襯套的檢查，通過(guò)仔細(xì)檢查膠瘤，判斷支臂端襯套有無(wú)松動(dòng)或脫開(kāi)，具體增加監(jiān)控措施如下：

1）在執(zhí)行上述檢查時(shí)，如果懷疑可能存在問(wèn)題的情況下，要將旋翼剎車（即將旋翼剎車手柄置于剎車位置），然后用手在揮舞和擺振方向上推動(dòng)槳葉或進(jìn)行通電變距，以觀察襯套膠接是否正常，仔細(xì)檢查支臂端鋼襯套與膠瘤是否出現(xiàn)縫隙或膠接膠瘤沿圓周方向是否出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，如出現(xiàn)圖6 所示的襯套膠瘤縫隙發(fā)生變化，即該現(xiàn)象應(yīng)確定為襯套松動(dòng)，應(yīng)立即進(jìn)行修理；支臂端鋼襯套膠接膠瘤只要出現(xiàn)縫隙，即使在施加外載時(shí)（比如在地面起動(dòng)主槳葉進(jìn)行變距時(shí)）沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)或松動(dòng)的跡象，也要進(jìn)行更換，保證飛行安全。

圖6 襯套膠瘤縫隙發(fā)生變化

2）在執(zhí)行上述檢查時(shí)，同時(shí)增加對(duì)星形件支臂前后（擺振方向）兩側(cè)的檢查，如果出現(xiàn)分層則該星形件報(bào)廢。

3）在進(jìn)行支臂端膠瘤檢查時(shí)，只要不出現(xiàn)縫隙，膠接膠瘤允許出現(xiàn)局部缺失脫落。

7 結(jié)語(yǔ)

支臂端襯套松動(dòng)會(huì)對(duì)飛行安全造成一定影響，支臂端襯套松動(dòng)脫落后，如不及時(shí)更換襯套會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法正常操作，若襯套在飛行中松動(dòng)而未脫落可保證飛機(jī)繼續(xù)使用；若脫落進(jìn)入頻率匹配器內(nèi)槽，磨損星形件支臂端基體，造成星形件報(bào)廢,可能導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法完成揮舞、擺振或變距，導(dǎo)致飛機(jī)飛行任務(wù)無(wú)法正常完成。早期狀態(tài)星形件已經(jīng)在頻率匹配器內(nèi)支臂端襯套對(duì)應(yīng)的位置上加裝了頻率匹配器擋塊；過(guò)渡狀態(tài)星形件支臂端襯套已增加凸肩，能保證在襯套一旦松動(dòng)或脫落后卡在球關(guān)節(jié)軸承外部，不會(huì)掉入頻率匹配器內(nèi)槽。目前兩種狀態(tài)星形件都已經(jīng)具備了防脫落的安全措施，均不會(huì)導(dǎo)致襯套脫落的安全事故，所以目前兩種狀態(tài)星形件支臂端襯套松動(dòng)不會(huì)影響飛機(jī)的飛行安全。

[1]直升機(jī)動(dòng)部件設(shè)計(jì) 張呈林 航空專業(yè)教材編審組1986 年

[2]國(guó)產(chǎn)直X 機(jī)維護(hù)手冊(cè)