某型民用飛機剎車系統(tǒng)常見故障分析

鄭德星

摘 要：剎車系統(tǒng)是為飛機在滑行或拖行時提供制動力的重要系統(tǒng)，在試飛過程中曾發(fā)生過多次剎車故障，其中大部分發(fā)生在滑行階段。本為對剎車系統(tǒng)和曾經(jīng)發(fā)生過的故障進行討論和分析。

關(guān)鍵詞：剎車系統(tǒng)；故障；分析

中圖分類號：TH l37 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0057-02

1 引言

民用飛機自試飛開始，該飛機剎車系統(tǒng)故障頻現(xiàn)，一直困擾著在一線的工作人員，新機型試飛之初手冊維護的相關(guān)手冊均不俱全，需要對故障進行總結(jié)歸納。該飛機采用先進的數(shù)字式、集成式電傳液壓控制剎車系統(tǒng)，國外發(fā)展該方面研究比較成熟，國內(nèi)可借鑒的經(jīng)驗的較少。本文主要對數(shù)字式、集成式電傳液壓控制剎車系統(tǒng)常見的故障進行歸納、分析，為排除剎車系統(tǒng)故障提供思路，為保障飛機正常飛行提供支持。

2 剎車系統(tǒng)概述

2.1 剎車系統(tǒng)描述

民用飛機使用的是數(shù)字式、集成式電傳液壓控制剎車系統(tǒng)，集成了防滑剎車和自動剎車功能。機輪剎車系統(tǒng)由1#液壓能源系統(tǒng)和2#液壓能源系統(tǒng)同時供壓，采用兩套電源供電，系統(tǒng)有在線自檢功能，系統(tǒng)的狀態(tài)信息和故障信息可以在EICAS中顯示。

2.2 剎車系統(tǒng)工作模式

機輪剎車系統(tǒng)有3種工作模式：正常剎車，自動剎車和停機/應(yīng)急剎車。

正常剎車通過駕駛員操縱剎車腳蹬實現(xiàn)，采用電傳剎車技術(shù)，具有數(shù)字式防滑剎車功能。剎車時，安裝在剎車腳蹬下的腳蹬位移傳感器感受駕駛員的剎車力，輸出與腳蹬力成正比的電信號給剎車控制組件（BCU），BCU首先接通切斷閥，接通液壓油路，然后控制剎車控制閥輸出剎車壓力給剎車裝置，同時機輪速度傳感器也將機輪的轉(zhuǎn)動信號送給BCU，BCU通過對比運算，控制輸出到剎車控制閥的電流信號大小，從而控制剎車壓力。

自動剎車通過操縱自動剎車選擇開關(guān)實現(xiàn)，無須踩動剎車腳蹬，在進行自動剎車時，防滑系統(tǒng)繼續(xù)起控制作用。自動剎車選擇開關(guān)是旋鈕式開關(guān)，共有5個檔位，分別是“OFF”、“LO”、“MED”、“HI”和“RTO”，對應(yīng)于不同的減速率設(shè)置。

停機/應(yīng)急剎車是人工操縱、推拉鋼索傳動、液壓作動的系統(tǒng)，停機或應(yīng)急剎車時由剎車蓄壓器提供液壓能源，可以進行不少于8h的停機剎車。停機/應(yīng)急剎車壓力與停機/應(yīng)急剎車手柄的行程成正比。

2.3 剎車系統(tǒng)輔助功能

起落架收起止轉(zhuǎn)剎車功能是在起落架收上時，BCU輸出剎車壓力，使主機輪在進入輪艙前停止旋轉(zhuǎn)。

接地保護功能是在著陸剎車時，防止在飛機接地前或機輪起轉(zhuǎn)前施加剎車。

機輪交叉保護功能是當成對保護的機輪中一個機輪速度低于另一個機輪速度30%時，BCU將釋放掉轉(zhuǎn)速低的機輪的剎車壓力，恢復機輪轉(zhuǎn)速。

3 剎車系統(tǒng)故障分析

3.1 剎車系統(tǒng)故障案例1-機械元件失效

飛機中速滑行試驗，駕駛艙的EICAS上顯示內(nèi)外側(cè)機輪剎車溫度差值大，差值高達70～110攝氏度。由于飛機滑行時氣流對機輪的作用，外側(cè)機輪冷卻的效果比內(nèi)側(cè)機輪冷卻效果要好，即外側(cè)機輪剎車溫度低于內(nèi)側(cè)機輪剎車溫度，一般中速滑行時，內(nèi)外側(cè)溫度差值在50攝氏度以內(nèi)。此次差值高于平常出現(xiàn)的差值，肯定有其他的原因造成。

在滑行停機后查看中央維護系統(tǒng)（CMS）剎車頁顯示停機剎車時內(nèi)外側(cè)機輪剎車壓力差值小，正常剎車時同側(cè)的內(nèi)外側(cè)機輪剎車壓力差值大，內(nèi)側(cè)值較小，較小的值已超出機上功能試驗程序（OATP）的要求，需進行排除該故障，可能該故障就是引起剎車溫度差值大的原因。內(nèi)側(cè)機輪（左內(nèi)和右內(nèi)）剎車壓力由1號液壓系統(tǒng)供壓，外側(cè)機輪（左外和右外）剎車壓力由2號液壓系統(tǒng)供壓。首先檢查1號和2號液壓系統(tǒng)供壓情況，經(jīng)檢查，供壓壓力正常，壓力為3000±100psi。在停機情況下，使用停機剎車時內(nèi)外側(cè)機輪剎車壓力差值小，因此停機剎車管路通暢無堵塞，停機剎車閥等元件功能正常。而正常剎車時同側(cè)主起落架的內(nèi)外側(cè)機輪剎車壓力差值大，內(nèi)側(cè)值較小，較小的值已超出機上功能試驗程序（OATP）的要求。

從圖1可以看出正/副駕駛員的左/右腳蹬的位移量轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸給BCU，BCU綜合WOW（空地信號）、輪速等信號影響，產(chǎn)生控制電流量，通過閥內(nèi)的電磁線圈控制左/右主起落架的內(nèi)外側(cè)機輪剎車控制閥開度，調(diào)節(jié)下游剎車管路液壓壓力，經(jīng)剎車組件（剎車作動筒、剎車盤等）將機輪滾動的動能轉(zhuǎn)化為剎車盤的動盤與靜盤之間的摩擦能，摩擦產(chǎn)生熱，使機輪溫度升高。

在停機狀態(tài)下，可以不考慮輪速和WOW因素，踩正/副駕駛員左腳蹬進行正常剎車時，左側(cè)起落架的內(nèi)外側(cè)機輪剎車壓力差值小，同理踩右腳蹬時，右側(cè)起落架的內(nèi)外側(cè)機輪剎車壓力差值小。因此可以判定該故障是由于內(nèi)側(cè)剎車線路或內(nèi)側(cè)剎車管路或管路元件失效或BCU失效造成。

在排故過程中，本著先易后難的原則，首先檢查剎車管路是否存在泄漏或滲漏，然后將內(nèi)外側(cè)的剎車控制閥進行互換，恢復好剎車系統(tǒng)后進行正常剎車，發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移至外側(cè)。因此確定故障位置，即內(nèi)側(cè)剎車控制閥。

3.2 剎車系統(tǒng)故障案例2-電子元件硬件失效

滑行過程中同時出現(xiàn)“BRAKE ONE SYS FAIL”和“AUTOBRAKE FAIL”信息。出現(xiàn)“AUTOBRAKE FAIL”的邏輯：BCU1或BCU2中任一個模塊檢測到自動剎車功能或自動剎車的外部LRU的一個錯誤，則顯示該信息。出現(xiàn)“BRAKE ONE SYS FAIL”的邏輯：只要BCU1或BCU2任一個模塊失效將顯示該信息。出現(xiàn)“BRAKE ONE SYS FAIL”的條件：

（1）任一個模塊失去電源；

（2）任一個模塊丟失系統(tǒng)信號；

（3）來自任一個模塊的“Antiskid Fail”；

（4）任一個模塊丟失ARINC 429數(shù)據(jù)；

（5）單個剎車失去功能。

在排故過程中，根據(jù)統(tǒng)計類似發(fā)生的故障，對故障率大的元件先進行檢測。根據(jù)以上的邏輯和條件，所有的故障原因指向都與剎車控制組件BCU有關(guān)，且類似故障情況下，BCU故障率大。因此先對BCU及相關(guān)的數(shù)據(jù)信號進行檢測。本著先易后難的原則，先測量BCU電源，使用萬用表測量BCU插座內(nèi)的電源插孔，結(jié)果正常，然后更換BCU，上機重新測試，故障信息消失，功能正常。

4 剎車系統(tǒng)故障原因

在試飛過程中，曾發(fā)生過多次故障，根據(jù)發(fā)生故障的原因進行統(tǒng)計后分類，可以分為電子元件故障引起的失效、機械元件故障引起的失效、丟失或錯誤的信號引起的失效。

（1）電子元件引起的失效，以分為電子元件的硬件故障和軟件缺陷。此類失效只能通過更換電子元件或升級軟件版本來解決相應(yīng)的故障失效。

（2）機械元件故障引起的失效，可分為機械元件內(nèi)部線圈老化或短路、毛刺等自身原因和液壓工作油液污染物，如油液中含水、金屬微粒、空氣等引起的故障。前者引起的故障在新飛機試飛上發(fā)生較少，而后者比較多見。

（3）丟失或錯誤的信號引起的失效。剎車系統(tǒng)的信號分為硬線信號和總線信號兩種。硬線信號為傳感器直接通過導線以離散、模擬形式傳輸給剎車控制組件的信號，然后經(jīng)過處理后傳給飛機數(shù)據(jù)總線供其他系統(tǒng)使用。總線信號為其他系統(tǒng)通過飛機數(shù)據(jù)總線傳輸給剎車控制組件的信號。

丟失或錯誤的信號都會引起剎車系統(tǒng)部分或全部功能失效，此類失效按事件型故障處理。根據(jù)自身的BIT自檢測系統(tǒng)和機外數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對信號進行監(jiān)控，辨別真假信號，并在EICAS上顯示相應(yīng)的CAS信息，提示駕駛員和排故人員，判斷故障發(fā)生的原因，然后實施相應(yīng)的排故措施。

5 結(jié)語

剎車的重要性在航空業(yè)顯而易見。在飛機高速滑行過程中，必須保證剎車性能良好。

第一，檢查剎車管路的密封性，觀察是否出現(xiàn)漏油。剎車系統(tǒng)靠液壓回路驅(qū)動，一旦油路發(fā)生泄漏則剎車肯定失靈，后果不堪設(shè)想。

第二，檢查剎車盤指示桿，不能超過規(guī)定值。磨損嚴重的剎車片只能換掉。

第三，定期檢查油液污染度，將污染度影響降低到最小，有條件的，可使用先進的在線檢測污染度設(shè)備進行不定期的檢測。

第四，剎車管路或元件更換維護過程中，在拆裝維護時，注意環(huán)境中的外來污染物，選擇干凈、無風、灰塵少，人員活動少的環(huán)境。更換維護工作完成后，必須進行系統(tǒng)放氣工作，并完成飛機上電對整個剎車系統(tǒng)相應(yīng)的功能試驗，保證維護工作后剎車系統(tǒng)工作正常。

第五，熟練掌握剎車系統(tǒng)設(shè)計邏輯，結(jié)合中央維護系統(tǒng)，分析故障的原因，判斷故障發(fā)生的位置，有利于提高排故效率。

第六，統(tǒng)計故障發(fā)生的原因和位置，有利于故障快速定位，提高工作效率，提高飛機出勤率。

第七，在成熟的飛機機型，熟練使用飛機維修相關(guān)手冊，是提高排故效率的關(guān)鍵。

參考文獻

[1]上海飛機設(shè)計研究院《試飛用地勤培訓資料》.