Cessna 525飛機剎車系統(tǒng)典型故障分析

王立綱

(中國民航飛行學(xué)院 廣漢分院，四川 廣漢 618307)

0 引言

剎車系統(tǒng)是飛機上最為典型的動力支持系統(tǒng)，它的工作品質(zhì)和可靠性對整個飛機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全運行起著至關(guān)重要的作用，是保證飛機安全、快速、可靠地著陸的重要部件。在飛機著陸地面滑跑階段剎車裝置將飛機的動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而減小飛機著陸滑跑的距離。但剎車系統(tǒng)在使用過程中，由于剎車片的自然磨損、使用保養(yǎng)不當(dāng)，以及控制線路老化、磨損等原因，導(dǎo)致各種故障發(fā)生，危及飛行安全[1-2]。準(zhǔn)確地判斷故障發(fā)生的位置，分析故障產(chǎn)生的原因并給出解決故障的方法，根據(jù)分析結(jié)果提出系統(tǒng)的優(yōu)化方案，對于徹底解決航空器剎車系統(tǒng)的故障就顯得尤其重要。

1 Cessna 525飛機剎車系統(tǒng)概述

Cessna 525飛機的動力剎車系統(tǒng)為盤式剎車系統(tǒng)，安裝于左右兩側(cè)的主機輪上。剎車動力由飛機液壓系統(tǒng)之外的一個獨立液壓源來提供，這個液壓源系統(tǒng)可以使操作剎車的壓力自動保持在一個恒定的數(shù)值。動力剎車動作筒位于正駕駛和副駕駛的腳蹬位置，其連接方式是串聯(lián)的，以便正、副駕駛均可以實施剎車[3-4]。

作為動力剎車系統(tǒng)的一部分，Cessna 525飛機上設(shè)計有防滯剎車系統(tǒng)，主要用于剎車系統(tǒng)在所有類型的跑道上都能最大限度地獲得剎車效率，提高剎車系統(tǒng)的適應(yīng)性。防滯剎車系統(tǒng)由兩個機輪速度傳感器、一個電控制盒、動力剎車、伺服控制活門、馬達(dá)/泵及油濾組件和儲壓器組成。機輪傳感器安裝在每個主機輪的輪軸上。每個傳感器在機輪轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生一個電信號并傳遞到控制盒。防滯控制盒(同時也從起落架空地電門和起落架控制電門接收信號)將信號傳遞給防滯伺服活門。防滯伺服活門按需要減小兩個機輪及其剎車組件的剎車壓力，以防止機輪進(jìn)入打滑狀態(tài)。

防滯剎車系統(tǒng)具有以下特點[5-6]：

(1)防滯剎車系統(tǒng)設(shè)計有防滯控制電門，駕駛員可通過操作“開”“關(guān)”以確定是否選擇防滯功能。

(2)電氣部件失效，則防滯剎車系統(tǒng)會進(jìn)入停止工作的狀態(tài)，功能僅相當(dāng)于人工剎車，這時必須使用應(yīng)急剎車以防出現(xiàn)意外。

2 系統(tǒng)工作原理

2.1 動力剎車系統(tǒng)(見圖1)

如圖1所示，當(dāng)起落架手柄被放置到“DOWN”位的時候，就會接通直流電源，壓力電門就會控制直流電動機驅(qū)動液壓泵工作，為剎車工作提供900～1300PSI的壓力。同時設(shè)計有一個儲存器，可以消除剎車壓力波動并且儲存剎車壓力。動力剎車和防滯剎車系統(tǒng)則通過位于左邊斷路器面板上的剎車系統(tǒng)斷路器而獲得直流電源。

剎車是通過剎車腳蹬所控制的剎車液壓作動筒來進(jìn)行作動的。剎車液壓作動筒由剎車油箱供油。當(dāng)踩下剎車腳蹬的時候，力作用于剎車液壓作動筒上面，從而產(chǎn)生壓力并通過停留剎車活門傳遞給具有壓力放大功能的防滯伺服活門。液壓壓力再傳送到主起落架剎車組件。機輪剎車由對應(yīng)側(cè)的主剎車液壓作動筒和剎車腳蹬進(jìn)行控制，可以實現(xiàn)差動剎車。當(dāng)位于起落架面板上方的防滯電門處于“ON”位置、地面滑跑速度不低于12節(jié)的時候，就可以使用最大的力量踩踏剎車腳蹬而不至于出現(xiàn)機輪打滑的現(xiàn)象。機輪速度傳感器感受機輪急劇減速趨勢，防滯伺服活門接收到信號滯后會立即釋放兩側(cè)的剎車壓力。當(dāng)機輪速度恢復(fù)正常滯后，停止釋放壓力，剎車壓力會重新建立，防滯功能會在機輪的速度低于12節(jié)的時候失效。

通常情況下，起落架控制面板上的防滯剎車電門處于ON位，如果處于OFF位置，那么防滯剎車系統(tǒng)就會失效，“ANTISKID INOP”(防滯剎車不工作)警告燈會亮起。需要注意的是，在關(guān)閉防滯系統(tǒng)前應(yīng)該確保剎車壓力釋放，并且在打開防滯系統(tǒng)前應(yīng)當(dāng)確保飛機在此時沒有處于移動狀態(tài)中。

圖1動力剎車系統(tǒng)

2.2 應(yīng)急剎車系統(tǒng)

如果液壓剎車系統(tǒng)失效，氣動剎車系統(tǒng)可以用來作動剎車(見圖2)。拉出應(yīng)急剎車活門手柄并指向主起落架機輪剎車組件，就可以從儲氣箱內(nèi)釋放出高壓空氣。高壓空氣推動主起落架機輪剎車組件往復(fù)閥并作動剎車。將應(yīng)急剎車活門手柄扳到收上位以阻止高壓空氣從儲壓箱流出，并且將高壓空氣排放到主起落架機輪剎車組件外板，從而釋放剎車。

圖2 應(yīng)急剎車系統(tǒng)

3 一起剎車典型故障實例分析

3.1 故障現(xiàn)象回顧

2017年某日，學(xué)院一架Cessna525飛機執(zhí)行轉(zhuǎn)場飛行訓(xùn)練，在著陸滑跑階段，機組人員在踩剎車時，突然出現(xiàn)左右剎車踩空的情況。飛機停場后，維修人員隨機組進(jìn)行試滑，同樣出現(xiàn)此現(xiàn)象，且剎車系統(tǒng)的警告燈未亮起。該故障在本單位的多架飛機上出現(xiàn)過，屬于較為典型的故障。

3.2 故障分析

根據(jù)系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，剎車偏軟故障可能的原因有以下幾點：

3.2.1 剎車系統(tǒng)中有氣

剎車系統(tǒng)有氣是該系統(tǒng)最為常見的故障原因，可能由以下幾種情況導(dǎo)致：高壓氮氣從剎車儲壓器中滲漏出來，進(jìn)入了液壓管路之中；剎車系統(tǒng)本身的管路發(fā)生了滲漏，導(dǎo)致外部的空氣進(jìn)入了剎車系統(tǒng)中。維修人員按照飛機維修手冊(Aircraft Maintenance Manual，AMM)的要求進(jìn)行剎車主作動筒和剎車系統(tǒng)排氣，經(jīng)過2～3次的正常排氣后，進(jìn)行防滯剎車系統(tǒng)的測試工作，測試結(jié)果正常。隨后，維修人員與飛行機組一起試滑，在試滑中再次出現(xiàn)該故障，由此判斷系統(tǒng)有氣不是故障原因。

3.2.2 剎車組件上的往復(fù)活門故障

如果在剎車過程中往復(fù)活門有一定的卡滯，使得油路與氣路聯(lián)通，剎車壓力油放泄到氣路中，也會出現(xiàn)剎車軟的情況。維修人員拆下往復(fù)活門上的進(jìn)氣端，然后帶壓力踩剎車，發(fā)現(xiàn)氣路口沒有油液滲漏，因此排除此因素。

3.2.3 剎車作動筒內(nèi)部泄漏

四個活塞式的主作動筒為“串聯(lián)”式內(nèi)連接，機組人員通過腳蹬施加壓力到剎車動作筒上，并最終將壓力施加到機輪剎車上。因此兩側(cè)作動筒同時泄露才可能出現(xiàn)剎車偏軟的故障，但這種可能性比較小，因此在排故過程中先不考慮該因素。

3.2.4 空地電門故障

起落架空地電門給防滯控制盒傳遞信號，控制盒又將信號傳遞給動力剎車防滯控制活門的伺服活門。防滯伺服活門按需要減小兩個機輪及其剎車組件的剎車壓力，以防止機輪進(jìn)入打滑狀態(tài)。在滑行中，如果空地電門突然故障，給出飛機空中位的信號，那么防滯剎車系統(tǒng)也不會工作。維修人員進(jìn)行了相關(guān)線路測量，結(jié)果正常，因此排除空地電門故障。

3.2.5 起落架放下微動電門故障

剎車系統(tǒng)直流馬達(dá)驅(qū)動泵由一個安裝在防滯伺服活門上的壓力電門和一個起落架放下微動電門控制。壓力電門在1300PSI時斷開以使馬達(dá)停止工作，當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到900PSI時閉合。除起落架手柄在放下位置以外，起落架放下電門的作用是斷開控制繼電器以防止馬達(dá)繼續(xù)工作。如果放下微動電門偶發(fā)性故障，在此時虛斷開，導(dǎo)致馬達(dá)工作，且剛好剎車壓力低于900PSI，又高于750PSI(因為沒出現(xiàn)低壓警告)，可能也會出現(xiàn)剎車軟的現(xiàn)象。但是在地面測試過程中，泵正常工作，因此可以排除該故障原因。

3.2.6 防滯控制盒故障

防滯控制盒是整個防滯剎車系統(tǒng)的控制核心、信號轉(zhuǎn)換中心。維修人員使用其他飛機上的控制盒進(jìn)行了串件后的測試，剎車偏軟故障依然存在，因此排除該故障原因。

3.2.7 輪速傳感器故障

維修人員已經(jīng)進(jìn)行了防滯系統(tǒng)測試，測試結(jié)果正常，但維修人員所完成的測試，只能測出防滯系統(tǒng)起作用，因測試工具的問題，無法測出飛機運行狀態(tài)下該系統(tǒng)正常作用的情況。以同樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動傳感器時，分別測量左右傳感器給出的電壓信號，發(fā)現(xiàn)一側(cè)0.2V，一側(cè)0.7V，差值較大。更換兩側(cè)輪速傳感器后，進(jìn)行同轉(zhuǎn)速測量，電壓值是0.4V，說明原裝機的兩側(cè)輪速傳感器有問題。輪速傳感器故障，給防滯控制盒錯誤的電壓信號，使防滯系統(tǒng)錯誤地判斷為剎車壓力過大，出現(xiàn)拖胎情況，隨即防滯伺服活門降低剎車壓力，機組突然感覺到剎車壓力釋放，出現(xiàn)了剎車踩空的故障現(xiàn)象。更換輪速傳感器后故障排除。

3.3 剎車系統(tǒng)故障診斷程序

結(jié)合上述故障診斷案例，為便于維修人員在工作中能更快找到故障，根據(jù)排故一般規(guī)則和系統(tǒng)原理及上述故障案例分析，制定出了合理高效的排故程序，見圖3和圖4。在實際排故過程中需要將圖3 和圖4 結(jié)合起來進(jìn)行故障分析。

圖3剎車組件排故程序圖

圖4 防滯剎車組裝件排故程序圖

4 結(jié)語

剎車系統(tǒng)作為安全保障系統(tǒng)，日常使用頻率較高，并且工作過程中又處在高溫環(huán)境下，導(dǎo)致故障較多。其中最典型的故障為剎車松軟，該故障不僅僅在Cessna 525飛機剎車系統(tǒng)中較為常見，亦多普遍存在于其他機型的剎車系統(tǒng)中。通過對Cessna 525飛機剎車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和原理進(jìn)行分析，在日常飛機剎車系統(tǒng)排故過程中，首先應(yīng)進(jìn)行剎車系統(tǒng)排氣，然后再根據(jù)系統(tǒng)原理和排故程序做進(jìn)一步分析，進(jìn)而排除故障。

[1] 葉茂，陳傳銳，盧運動，等. 基于故障樹分析法的某型飛機剎車控制系統(tǒng)排故[J].航空維修與工程，2017(1)：56-58。

[2] 邢曉斌，劉忠平，韓亞國，等. 飛機防滑剎車系統(tǒng)試驗研究[J]. 航空精密制造技術(shù)，2017，53(3)：30-34。

[3] 聶挺.Cessna525飛機培訓(xùn)教程(機械部分)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2013：62-67。

[4] 李自俊.Cessna525飛機培訓(xùn)教程(電子部分)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2011：73-76。

[5] 智維列夫,科柯寧. 航空機輪和剎車系統(tǒng)設(shè)計[M] 鄧啟明，陳金祥，等，譯校. 北京：國防工業(yè)出版社， 1980：147-157。

[6] 曾勇有. 737NG飛機自動剎車故障淺析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2016，13(20)：9-10。