737NG飛機自動駕駛作動筒作動原理及典型故障分析

由馥銘

（山東航空股份有限公司 青島分公司，青島 266108）

自動駕駛作動筒作用是將來自于FCC（飛行控制計算機）的電信號轉(zhuǎn)化為液壓控制的機械輸出。作動筒的輸出變成副翼和升降舵PCU（動力控制組件）的輸入，然后驅(qū)動副翼和升降舵的運動。飛機上總共有四個自動駕駛作動筒，它們是完全相同的。兩個用于控制副翼，兩個用于控制升降舵。自動駕駛作動筒原理如圖1所示。

圖1 自動駕駛作動筒原理

每個作動筒上有四個航線可更換件（LRU），它們分別是：Actuator solenoid valve作動筒電磁活門；Detent solenoid valve止動電磁活門；Electrohydraulic servo valve電子液壓私服活門；Hydraulic pressure switch液壓壓力電門。

1 自動駕駛作動筒工作原理

在銜接自動駕駛之前，作動筒電磁活門并沒有被激勵，活門處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓油無法到達作動筒內(nèi)部。沒有液壓壓力，止動活塞在彈簧作用下與內(nèi)部輸出曲柄處于分離狀態(tài)，這樣輸出曲柄就不受自動駕駛作動筒的影響，可以隨著舵面任意移動。

銜接自動駕駛是通過按壓方式控制面板（MCP）上的銜接電門完成的。當(dāng)按壓銜接電門后，一個電信號從MCP送到作動筒電磁活門，活門被激勵，活門內(nèi)彈簧被壓縮，活門打開，液壓油此時可以通過作動筒電磁活門流入作動筒內(nèi)部。液壓油作用到作動筒電子液壓伺服活門和止動電磁活門，此時止動電磁活門并沒有被激勵，彈簧加載在關(guān)閉位置。液壓油從作動筒電磁活門流到止動電磁活門要經(jīng)過一個限流器，這個限流器主要有兩個作用，一是限制流到壓力調(diào)節(jié)器的最大液壓流量，防止超壓；二是延時作用，在這個延時的時間內(nèi)自動駕駛作動筒會完成同步。

控制舵面位置傳感器（副翼或者升降舵）發(fā)送舵面位置信號給FCC，然后FCC送控制信號給作動筒電子液壓伺服活門，作動筒電子液壓伺服活門收到信號后，會移動主活塞到一個與內(nèi)部輸出曲柄相一致的位置，此即為同步過程。

在主活塞與內(nèi)部輸出曲柄同步后，F(xiàn)CC給出一個止動電磁活門的銜接信號，止動電磁活門被激勵打開，此時止動活塞就有了液壓壓力，止動活塞移動到與內(nèi)部輸出曲柄相連位置，此時止動活塞與內(nèi)部輸出曲柄聯(lián)動。壓力調(diào)節(jié)和釋壓活門保持液壓壓力在一個安全限制范圍內(nèi)，在止動活塞與內(nèi)部輸出曲柄相連接的同時，液壓壓力電門也收到一個液壓壓力信號，液壓壓力電門在液壓壓力作用下閉合，然后送給FCC一個閉合信號，F(xiàn)CC收到這個閉合信號后才會保持銜接狀態(tài)，否則自動駕駛會脫開。此時自動駕駛作動筒處于就緒狀態(tài)。自動駕駛狀態(tài)下，F(xiàn)CC給出控制信號，送到電子液壓伺服活門，控制作動筒主活塞運動，帶動止動活塞、內(nèi)部輸出曲柄、外部輸出曲柄一起運動，帶動舵面一起運動。作動筒位置傳感器和舵面位置傳感器會將位置信號反饋給FCC，用于位置監(jiān)控。

2 典型案例分析

某日山航某架737NG飛機機組反應(yīng)空中A通道自動駕駛無法接通，B通道正常。航后自檢數(shù)字飛行控制系統(tǒng)（DFCS），當(dāng)前狀態(tài)正常，故障歷史有代碼22-11127和代碼22-11123，分別指向升降舵自動駕駛作動筒壓力電門和升降舵自動駕駛作動筒止動電磁活門。通過故障歷史執(zhí)行相關(guān)的LRU TEST，測試無法通過，故障現(xiàn)象穩(wěn)定。地面打壓銜接A通道自動駕駛可以短暫銜接，過幾秒鐘后自動脫開。排故參考故障隔離手冊（FIM）FIM22-13 task806：首先，左右互串FCC，故障依舊，且未轉(zhuǎn)移；其次，依據(jù)FIM測量了壓力電門，其供電電壓正常，依據(jù)FIM手冊更換了A通道升降舵自動駕駛作動筒上的壓力電門，測試故障依舊。說明故障不是壓力電門導(dǎo)致的；最后，依據(jù)FIM手冊，測量電插頭D1861中21和22號釘之間的電阻，查看線路圖可知，測量的是止動電磁活門線圈的電阻，阻值在100Ω左右，超出手冊要求的60～85Ω，依據(jù)FIM要求更換了A通道升降舵自動駕駛作動筒后故障排除。

這是一起典型的自動駕駛作動筒原因?qū)е伦詣玉{駛無法銜接的故障，根據(jù)故障歷史記錄液壓壓力電門和止動電磁活門信息，人們基本可以判定FCC沒有收到壓力電門感受到壓力的信號。如果止動電磁活門沒有打開，液壓油無法流到止動活塞，液壓壓力電門跟止動活塞聯(lián)通，同樣無法獲得液壓壓力，這兩個件故障都可能導(dǎo)致壓力電門無法感受到壓力信號閉合。最終測量發(fā)現(xiàn)，止動電磁活門電磁線圈阻值超標(biāo)導(dǎo)致上述故障出現(xiàn)。那么為什么地面A通道自動駕駛剛開始可以銜接，但是幾秒鐘后會斷開呢？MCP按壓自動駕駛銜接電門后，作動筒電磁活門打開，液壓油流到止動電磁活門有一個延時、同步過程，延時結(jié)束后，止動電磁活門無法打開，液壓壓力電門沒有感受到壓力信號，此時自動駕駛就會脫開，前面延時、同步過程保持銜接狀態(tài)。而如果是作動筒電磁活門故障，銜接自動駕駛后應(yīng)該會立即脫開。另外，止動電磁活門是一個航線可更換件，如果判斷止動電磁活門故障，人們可以先更換止動電磁活門，不要依據(jù)FIM首先更換自動駕駛作動筒，這樣既能節(jié)省成本，也節(jié)省時間。如果依然不行，人們再考慮隔離作動筒。

3 結(jié)語

自動駕駛作動筒的故障，通常會導(dǎo)致自動駕駛無法接通，它只會影響一個通道，人們排故時需要注意。自動駕駛作動筒故障大多數(shù)都是上面四個LRU的故障導(dǎo)致的，人們要根據(jù)故障代碼優(yōu)先隔離四個LRU，一可以節(jié)約成本，二可以節(jié)省時間。遇到自動駕駛系統(tǒng)故障時，通常的方法就是DFCS系統(tǒng)自檢，然后依據(jù)故障代碼排故。有些故障是當(dāng)前狀態(tài)無法發(fā)現(xiàn)的，因為當(dāng)前狀態(tài)的自測試并不涉及舵面運動，有些故障無法發(fā)現(xiàn)。這時，人們需要根據(jù)故障歷史的代碼做相應(yīng)的LRU TEST或者做完整的自動駕駛系統(tǒng)的測試才能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)故障。