MA60飛機全動飛行模擬機運動系統(tǒng)壓力故障分析

崔超雄*，伍小東

（西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司，陜西西安，710089）

MA60飛機全動飛行模擬機運動系統(tǒng)壓力故障分析

崔超雄*，伍小東

（西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司，陜西西安，710089）

本文主要針對西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司國產(chǎn)MA60飛機全動飛行模擬機液壓運動系統(tǒng)在五年大修中所遇到的故障進行深入分析，并給出了排故措施。

FFS；六自由度運動系統(tǒng)；液壓；液壓泵；電機

前言

圖1 運動系統(tǒng)六自由度

全動飛行模擬機( FFS)作為航空仿真培訓設備的典型高科技產(chǎn)品，主要由視景系統(tǒng)、六自由度運動系統(tǒng)、操縱負荷系統(tǒng)、計算機及接口系統(tǒng)和座艙設備等系統(tǒng)組成。其中視景系統(tǒng)主要為受訓人員營造一個逼真的駕駛艙外部視覺環(huán)境,而六自由度運動系統(tǒng)主要為受訓人員提供飛行時逼真的身體及駕駛艙動態(tài)效應,如飛行中出現(xiàn)的俯仰、橫滾、顛簸、抖動以及上升、下降造成的超重、失重等感覺。

如圖1所示，為運動系統(tǒng)六自由度，分別用下列名稱代表：

自由度 運動趨勢縱向(Surge) X方向位移橫向(Sway) Y方向位移垂直(Heave) Z方向位移橫滾(Roll) 繞X軸的旋轉(zhuǎn)俯仰(Pitch) 繞Y軸的旋轉(zhuǎn)航向(Yaw) 繞Z軸的旋轉(zhuǎn)

本文主要針對六自由度液壓運動系統(tǒng)大修過程發(fā)生的故障進行了分析并給出了解決方案。六自由度液壓運動系統(tǒng)主要由運動控制柜(MCC)、運動平臺、登機橋、液壓作動筒和液壓源(HPU)五大部分組成。飛機飛行訓練座艙置于運動平臺上部,下部由六個液壓作動筒支撐,分成三組,兩個一組,由HPU提供高達190Bar的壓力作為動力。通過作動筒伸出的長短、快慢的不同組合來營造飛行的動態(tài)感受。為了安全起見,MA60FFS運動系統(tǒng)中有完善的安全控制檢測回路，每個作動筒都有位移及壓力傳感器,另有多個運動緊急關斷(Emergence shutdown)開關,分別置于MCC、座艙和PUCC處,系統(tǒng)自動檢測此類傳感器和開關,在檢測到任意一個點位出現(xiàn)異常情況時將會關斷運動系統(tǒng)，以保證設備和人身安全。

1 故障背景

按照運動系統(tǒng)大修要求，對運動系統(tǒng)進行維修，故障前所做工作：

（1）對系統(tǒng)所有互連軟管進行了更換，且所有新管路清潔度均達到NAS7級。

（2）運動系統(tǒng)液壓油進行了更換，且油箱用面團進行了多次清理。

（3）運動系統(tǒng)部分電磁閥更換。

（4）運動系統(tǒng)蓄能器均進行了更換，且預充氮氣壓力達到指標。

（5）系統(tǒng)所有液壓油濾芯進行了更換。

（6）將伺服比例閥拆下，安裝沖洗板。

（7）緊固系統(tǒng)所有連接點。

（8）向油箱加入Shell Tellus T68號液壓油共計1770升，達到系統(tǒng)工作所需油量。

因系統(tǒng)對液壓油清潔度要求較高，尤其管路中伺服比例閥、溢流閥、單向閥等。所以在液壓油進入液壓管路時，必須對液壓油進行循環(huán)沖洗8小時后，檢測油樣，直至達到NAS7級方可進行整個管路加壓預沖洗。

首先，在手動模式下按下PUCC上的按鈕啟動E型電機EM4循環(huán)電路，對液壓油進行循環(huán)沖洗約8小時。之后從油樣檢測口提取油樣，檢測清潔度等級為NAS5級。

按照維護手冊要求,在完成以上操作后，需對系統(tǒng)所需壓力進行調(diào)定，通過調(diào)整052位置的壓力卸荷閥實現(xiàn)，需對HPU上的主電機EM1和EM2輸出壓力調(diào)定至190Bar。在完成對主電機EM1完成調(diào)定后，系統(tǒng)工作一切正常。但在對EM2進行調(diào)定時，系統(tǒng)壓力輸出無法調(diào)定至190Bar。

2 原因分析及排除過程

（1）單向閥

主電機EM1和EM2帶動液壓泵分別輸出進入兩組單向閥后進入下一級閥塊，如圖2所示[1]。因該閥塊壓力不受卸荷閥052控制，因此初步判斷為單向閥故障或者單向閥內(nèi)部油路堵塞。調(diào)換兩路單向閥之后，故障現(xiàn)象依舊：EM1正常，EM2異常。排除單向閥故障后，接著向上一級閥塊查找原因。

圖2 HPU分析圖

（2）閥塊

兩組單向閥下部共用一個四通閥塊，對該閥塊進行檢查。首先拆除兩個單向閥，用吹空氣的方法檢查后，判斷該閥塊油路通，無故障。然后接著往上一級管路查找故障原因。

（3）互連軟管

閥塊上一級管路為液壓泵直接輸出。因此，如果從油源流出管路沒有堵塞基本就可以將故障轉(zhuǎn)移至油箱內(nèi)部的液壓泵。在此情況下，肯定首先對從油箱至閥塊的管路進行檢查。該管路為互連軟管，通過打氣筒對管路進行檢查后，發(fā)現(xiàn)管路通氣正常。基于此，排除了該管路堵塞的可能性。接下來，故障的可能性逐級轉(zhuǎn)移到了EM2電機或泵上[2]。

（4）電機EM2

之前因電機發(fā)熱已經(jīng)做了檢查，因此也排除了EM2故障。所以，自然將問題的焦點轉(zhuǎn)移至液壓泵。

（5）液壓泵

當所有的焦點都轉(zhuǎn)移到EM2所帶的液壓泵上時，最棘手的問題是液壓油為新加，而整個液壓泵在加入1770升Shell Tellus T68號液壓油后已經(jīng)全部浸泡在油箱中。如果要查看液壓泵，需將所有液壓油全部放出，否則將會造成1770升液壓油污染的嚴重后果。在分析了各種因素之后，決定對液壓泵進行拆卸檢查。帶動液壓泵的電機為上裝式，液壓泵為埋入式，拆卸液壓泵首先需拆卸電機EM2。

主要問題有：

（a） 將油箱中所有的液壓油放出。

（b） 采用哪種起吊方案？

（c） 如何最小限度防止油箱污染？

（d） 在吊裝過程中，如何保護好370Kg的電機？

在對其中的每一個環(huán)節(jié)進行深入分析后，進行放油、吊裝拆卸電機、拆卸液壓泵、保護油箱口。

對液壓泵進行拆卸后，發(fā)現(xiàn)液壓泵柱塞間隙過大、配油盤與缸體磨損嚴重，此狀態(tài)會導致液壓泵運行效率下降，電機負載增加，最主要的原因為泵內(nèi)閥芯有堵塞現(xiàn)象。接著對液壓泵柱塞、缸體、配油盤進行更換、做實驗，檢測各項指標均正常后，清洗液壓泵并安裝至HPU。重新安裝電機EM2，加入液壓油后，EM2可仍無法調(diào)定，故障仍未排除。

之前對單向閥、閥塊、互連軟管均進行了檢查、同時對液壓泵也進行了檢查，故障仍然未能排除，令人匪夷所思。

為了證明液壓泵工作正常，在手動模式下開啟EM2，將EM2通向閥塊的互聯(lián)軟管拆下，查看出口是否有液壓油流出[3]。實驗證明液壓油流量較EM1在同樣條件下過小。因此又將故障原因轉(zhuǎn)移至液壓泵上。為了保證不出現(xiàn)意外，采用之前拆卸方法對液壓泵進行檢查。發(fā)現(xiàn)液壓泵上一連接口螺栓松動，判斷應為搬運油泵過程不慎導致。對該螺栓進行固定后，加入液壓油，重新調(diào)定，EM2工作正常。

EM1和EM2調(diào)定完成，對運動系統(tǒng)整個管路進行沖洗8小時后，提取油樣進行檢測,油清潔度為NAS4級，達到使用指標。

（6）作動筒

安裝伺服比例閥，對運動系統(tǒng)進行手動升起測試，手動升起時正常，但在頻率響應測試時，發(fā)現(xiàn)頻率、振幅及運動方向滿足表1時，模擬機運動平臺出現(xiàn)左右抖動現(xiàn)象。

表1 頻率、振幅、運動方向參數(shù)

懷疑為運動作動筒液壓缸內(nèi)進入空氣所致，如圖3所示，進行作動筒排氣。在檢查2、3號作動筒排氣口時，發(fā)現(xiàn)空氣較多，經(jīng)放氣后重新設置以上頻率測試，抖動現(xiàn)象減弱，但仍未完全消除。

圖3 作動筒排氣口示意圖

通過手動模式下，使運動平臺在頻率為0.05Hz,振幅為0.4m時做上下往復運動，目的為通過油路循環(huán)使空氣盡可能排出作動筒。運行2小時后，抖動現(xiàn)象消失，抖動故障排除。運動系統(tǒng)與主機聯(lián)機調(diào)試后，整個系統(tǒng)恢復正常。

3 分析及啟示

全動飛行模擬機是當今世界集成度極高、系統(tǒng)極復雜、該類設備集電子、機械、液壓、自動控制、數(shù)據(jù)采集、計算機及圖象處理等多門學科技術于一體,各分系統(tǒng)獨立工作又通過計算機網(wǎng)絡接口交聯(lián),由計算機實時控制,協(xié)同完成飛行模擬訓練。維護保障該類設備需建立專業(yè)的模擬機維護團隊，維護人員不僅要有較全面的工科類理論基礎知識,而且要具備良好的綜合判斷能力。要求維護人員應考慮所有產(chǎn)生故障的所有的可能性,并且要作耐心、細致的分析,同時,模擬機各系統(tǒng)相互交聯(lián),控制器、傳感器及線路數(shù)量龐大而且維護空間狹小,要逐項排查將耗費大量的時間及所需的備件支持。在訓練任務繁重時,出現(xiàn)故障的處理效率將影響培訓質(zhì)量甚至飛行安全,這就要求維護人員在平時要不斷加強業(yè)務學習,熟練掌握軟硬件檢測方法,迅速隔離故障,從故障發(fā)生概率高的部分查起,注重對細微差別的分析與鑒別。只有這樣,才能提高維護水平,減少停機時間,增加訓練效益，提升培訓質(zhì)量，確保飛行安全。

[1]明仁雄,王會雄.液壓與氣壓傳動[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.

[2]李新德,液壓系統(tǒng)故障診斷與維修技術手冊(第二版)[M].北京:中國電力出版社,2013.

[3]石景林.液壓泵馬達維修及系統(tǒng)故障排除[M].北京:機械工業(yè)出版社,2013年.

[4]高哲,張馳.MA60飛機全動模擬機起落架故障仿真改進研究[C].中國航空科學技術大會.2015.

[5]馬穎學,賈居海.MA60飛機飛行模擬機總體工作的剖析[C].全國仿真器學術會.2004.

Analysis of Pressure Failure of MA60 Aircraft Full Flight Simulator

CUI Chaoxiong*,WU Xiaodong
（Xi'an aircraft industry (Group) Co.,Ltd.,Shaanxi,Xi'an 710089,China）

This article mainly aimed at Xi 'an Aircraft industry (group) Company LTD.The domestic MA60 aircraft Full Flight Simulator（FFS） hydraulic motion system in the overhaul of five years of failure analysis,and puts forward the troubleshooting measures.

FFS;six-degree-of-freedom motion system;hydraulic;hydraulic pump;motor

TP741

B

1672-9129(2017)04-0034-03

崔超雄,伍小東.MA60飛機全動飛行模擬機運動系統(tǒng)壓力故障分析[J].數(shù)碼設計,2017,6(4):34-36.

Cite：CUI Chaoxiong,WU Xiaodong.Analysis of Pressure Failure of MA60 Aircraft Full Flight Simulator[J].Peak Data Science,2017,6(4):34-36.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.010

2017-01-13；

2017-02-15。

崔超雄，(1985-)，陜西，西安飛機工業(yè)(集團)有限責任公司工程師，研究方向:飛行模擬仿真訓練設備的維護與保障。E-mail:309065673@qq.com