通用飛機(jī)膜盒式氣壓高度表原理及常見故障分析

陳蘭英

（中國民用航空飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307）

引言

飛機(jī)用于測量高度的航空儀表種類較多，其中較為常用的包括集成氣壓傳感器高度表、膜盒式氣壓高度表、無線電雷達(dá)高度表、聲波高度表、激光測量高度表和GPS高度表等[1]。對于通用飛機(jī)及運動型小型飛機(jī)，膜盒式氣壓高度表由于可靠性高、功耗低和造價低等優(yōu)勢應(yīng)用較為廣泛，對于保障飛行安全起到了非常重要作用。膜盒式氣壓高度表又可分為機(jī)械式儀表和電氣式儀表，前者將膜盒組件伸縮變形量通過機(jī)械傳導(dǎo)方式帶動指針轉(zhuǎn)動指示高度或者高度變量，后者將膜盒組件伸縮變形量通過電氣方式轉(zhuǎn)換為電量進(jìn)行高度指示。機(jī)械式膜盒氣壓高度表不需要與電氣系統(tǒng)進(jìn)行交聯(lián)，結(jié)構(gòu)簡單可靠性更高，可作為應(yīng)急備用儀表，因而在通航中普遍裝載，同時也帶來大量定檢及維修需求。本文在介紹機(jī)械式膜盒氣壓高度表的基本工作原理基礎(chǔ)上，對某型高度表經(jīng)常遇到的故障了進(jìn)行分析與介紹，可以為同類高度表維修提供參考借鑒。

1 基本工作原理及結(jié)構(gòu)

機(jī)械式膜盒氣壓高度表的基本原理如圖1所示。高度表由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、真空膜盒、靜壓導(dǎo)管和指示部件等部分組成。其中真空膜盒是氣壓高度表的敏感元件，安裝在表殼內(nèi)，用于感受大氣壓力變化，并通過伸縮膨脹產(chǎn)生位移方式輸出大氣壓力變化；機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)一般由曲柄連桿和齒輪傳動機(jī)構(gòu)組成，用來放大膜盒的位移；靜壓導(dǎo)管和表殼相連，用于獲得大氣靜壓。當(dāng)飛機(jī)飛行到一定高度，一定的大氣靜壓力通過靜壓導(dǎo)管引入并作用在真空膜盒上，膜盒外的壓力發(fā)生變化，膜盒膨脹或收縮，產(chǎn)生相應(yīng)的位移并通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳導(dǎo)，帶動安裝在傳動齒輪末端的指針指示出實時高度[2，3]。

圖1 氣壓高度表基本原理

2 常見故障檢修

某型氣壓高度表如圖2所示，是裝載于國內(nèi)航校主訓(xùn)練機(jī)型cessna172飛機(jī)的氣壓高度表，通過對大量該氣壓高度表進(jìn)行的故障檢修后，可以將其主要故障分為3類：膜盒故障，傳動機(jī)構(gòu)故障，指示機(jī)構(gòu)故障。

圖2 氣壓高度表的結(jié)構(gòu)

2.1 膜盒故障

膜盒式氣壓高度表的核心是真空膜盒，真空膜盒通常由銅膜經(jīng)過特殊焊接封裝工藝制成可以伸縮膨脹的真空腔體，是重要的敏感元件。在維修過程中處理膜盒安裝、拆解時要格外注意，不能讓膜盒受到碰撞及擠壓造成變形與損傷。真空膜盒在維修過程中發(fā)現(xiàn)膜盒有出現(xiàn)不密封，明顯變形時不能對其進(jìn)行修復(fù)后使用，必須更換新的膜盒。在安裝膜盒時要注意膜盒在表殼中的安裝位置及間隙，間隙過大容易造成膜盒在飛行過程中抖動過大，降低使用壽命，間隙太小容易對膜盒造成擠壓造成變形或損傷，同時表殼內(nèi)要做到清潔，緊固件必須安裝到位，防止在使用過程中外來物或緊固件脫落在表殼中造成膜盒損傷。

2.2 傳動機(jī)構(gòu)故障

氣壓高度表傳動機(jī)構(gòu)的靈活度決定了高度表指示的準(zhǔn)確性。在修理中我們發(fā)現(xiàn)高度表的故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為誤差大，指示遲滯等，而這些故障多由傳動機(jī)構(gòu)引起。因此對傳動機(jī)構(gòu)的檢修首先需要檢查傳動齒輪是否完善，齒輪的齒尖有無磨損，甚至于齒輪有無缺齒。齒輪和齒尖如有不完善，就要對其進(jìn)行更換。其次，要對傳動齒輪的軸孔即寶石眼[4，5]進(jìn)行檢查，寶石眼很小，通常需要借助放大鏡或顯微鏡對其進(jìn)行觀察，檢查寶石眼有無裂紋，缺口或其它損傷，如果有，需要對其進(jìn)行更換。

2.3 指示機(jī)構(gòu)故障

指示機(jī)構(gòu)包括刻度盤、指針和指針軸等。從外觀上需要檢查表盤和指針的白漆是否褪色或脫落，如果有且影響視覺效果，就要對其重新涂漆。對指針和指針軸的檢修主要集中在看其是否彎曲變形，如果有，就要進(jìn)行調(diào)整或更換。

3 測試

氣壓高度表性能是否完善，主要從以下幾個方面進(jìn)行檢測[6]：第一個，對刻度誤差的檢測：要求在各高度測試點，輸入一定的真空氣壓值，觀察高度表在各高度點的指示誤差滿足規(guī)定值（誤差值由不同氣壓高度表的精度決定）。第二個，對密封性的檢測：氣壓高度表的密封性決定了高度指示的準(zhǔn)確性。通常測試需要在高度18 000英尺處保存1 min，觀察高度的變化值。此變化值不能超出規(guī)定的值，超出即視為漏氣，漏氣則需要對相應(yīng)的氣路進(jìn)行檢查，找出漏氣點并進(jìn)行補(bǔ)漏。第三個，對位置誤差的檢測：轉(zhuǎn)動高度表，觀察各個位置的誤差是否小于規(guī)定值。第四個，對后效應(yīng)誤差的檢測：氣壓高度表的核心是膜盒，從膜盒的變形到高度的指示有一定的滯后，通常檢測在高度回零5 min后，觀察指示值與初始值之差應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，以確保膜盒的工作是正常的。第五個，其他誤差的檢測：包括摩擦誤差，遲滯誤差等。在修理中，我們通常根據(jù)不同型號的氣壓高度表的具體性能要求而對其進(jìn)行檢測修理。確保氣壓高度表能在飛行中提供更為精準(zhǔn)的高度信息。

4 結(jié)語

氣壓高度表是通用飛機(jī)上的一款簡單而實用的高度指示器。它具有很多的優(yōu)點：在飛行的任何高度上均可以進(jìn)行測量，不受地形地貌的限制；無需地球表面或其他的陸基裝置的配合，且具有可靠性高、體積小和重量輕等優(yōu)勢。通用飛機(jī)上大量地使用這種使用成本相對低廉的高度表。本文研究的氣壓高度表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和修理方法，可為通用航空飛機(jī)其型號的氣壓高度表及類似膜盒儀表的修理提供重要的參考。