某型飛機(jī)座艙供氣單向活門桿脫落原因及預(yù)防淺析

孫建華 任永鋒

摘要：通過分析軍用飛機(jī)座艙供氣單向活門桿脫落產(chǎn)生原因以及危害，并探討了防止座艙供氣單向活門桿脫落的技術(shù)施工方案，建立一套可有效防止座艙供氣單向活門桿脫落的施工工藝，保障飛機(jī)飛行安全。

關(guān)鍵詞：飛機(jī);座艙供氣單向活門;脫落;沖漲工具

飛機(jī)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在飛機(jī)飛行中不斷向座艙內(nèi)輸入新鮮的增壓空氣，并自動調(diào)節(jié)座艙內(nèi)的壓力和溫度，以適應(yīng)飛行員生理需要，增強(qiáng)駕駛舒適性，提高戰(zhàn)斗力。座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)由空氣分配器、空氣散熱器、渦輪冷卻器、冷熱單向活門等附件組成。在供氣過程中當(dāng)發(fā)動機(jī)停車或壓縮器至該活門之間的導(dǎo)管損壞時，某單向活門可以防止座艙內(nèi)的空氣倒流。這種單向活門的彈簧張力很小，如果活門桿上積有塵土或者銹蝕，活門通常會卡滯在打開位置;如果活門桿與活門座脫落，將使座艙空氣倒流，座艙溫度過低，不能滿足飛行員生理需要。

1故障現(xiàn)象

某飛機(jī)大修廠試飛站在試飛某型軍用雙座艙教練機(jī)時，飛行員反映座艙溫度調(diào)節(jié)不正常，具體是手控溫控調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的溫度值與實(shí)際飛機(jī)座艙溫度不一致，相差比較大，手動調(diào)節(jié)至最大值，但實(shí)際座艙溫度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值，且飛行員反映座艙空氣溫度過低，臉部和手部皮膚發(fā)涼。該故障在某型軍用雙座艙教練機(jī)上多次出現(xiàn)，部隊(duì)進(jìn)廠大修飛機(jī)也同樣出現(xiàn)此類故障。

2溫度不正常原因分析

分析座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)其構(gòu)造與工作原理可知，溫度不正常通常包括以下幾個原因。

1）座艙蓋氣密帶不密封。

2）座艙內(nèi)與外界相連接的活門，如增壓安全活門、調(diào)節(jié)活門等產(chǎn)品出現(xiàn)故障。

3）熱氣管道漏氣。

4）感溫器以及調(diào)溫轉(zhuǎn)換電門工作不正常。

5）冷、熱氣管道附件供氣不正常，如空氣分配器等附件故障。

試飛站相關(guān)人員根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)初步分析結(jié)果進(jìn)行檢查，具體操作如下。

1）檢查座艙蓋氣密性，檢查結(jié)果正常。

2）檢查供氣管道連接部位是否存在應(yīng)力造成漏氣，檢查結(jié)果正常。

3）拆除增壓安全活門、調(diào)節(jié)活門送產(chǎn)品修理單位檢查，檢查結(jié)果正常。

4）拆除空氣分配器，送產(chǎn)品修理單位進(jìn)行檢查電機(jī)是否工作正常，檢查結(jié)果正常。

5）拆除感溫器以及調(diào)溫轉(zhuǎn)換電門送產(chǎn)品修理單位進(jìn)行檢查是否工作正常，檢查結(jié)果正常。

進(jìn)一步分析座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖，在整個系統(tǒng)中唯一未檢查兩管道對接中的單向活門，拆除后發(fā)現(xiàn)該單項(xiàng)活門的導(dǎo)向桿與活門座脫開。單向活門中導(dǎo)向桿與活門座松動造成脫開，導(dǎo)致座艙溫度調(diào)節(jié)不正常。

更換新品單向活門裝機(jī)，但地面開車幾分鐘后，座艙溫度調(diào)節(jié)故障重現(xiàn)。

3進(jìn)一步故障原因調(diào)查與分析

調(diào)查該單向活門進(jìn)廠情況，經(jīng)了解進(jìn)廠飛機(jī)該型號教練機(jī)上所裝該單向活門中導(dǎo)向桿與活門座脫開較多，該型號非教練機(jī)上所裝該單向活門中導(dǎo)向桿與活門座沒有脫開現(xiàn)象。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)該型號教練機(jī)上所裝該單向活門中導(dǎo)向桿與活門座脫開率達(dá)到80%以上，且全都是熱管路上所裝的單向活門。

根據(jù)該型號教練機(jī)單艙和雙艙改裝、單向活門位置分析可知：

1）該型雙艙飛機(jī)是在該型單艙飛機(jī)上改裝的。

2）單艙飛機(jī)座艙體積小，座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)向座艙供氣頻率小。

3）單向活門在管路中安裝在冷、熱匯合后管路上，如圖1所示。

4）雙艙飛機(jī)座艙體積大，座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)熱氣管路向座艙供氣頻率高，該單向活門在管路中安裝在冷、熱單獨(dú)管路上，如圖2所示。

5）該單向活門中導(dǎo)向桿與活門座脫開大都在冬季，并且在雙艙飛機(jī)上。由于冬季座艙溫度需調(diào)節(jié)較高溫度，為了維持某一額定溫度，該活門使用頻率高。

4單向活門中導(dǎo)向桿與活門座脫落原因

1）該型雙座艙教練機(jī)改裝后單向活門安裝位置產(chǎn)生變化;單艙飛機(jī)是將單向活門裝在冷、熱氣體混合供氣管路上。而雙艙飛機(jī)是將單向活門各自安裝在冷、熱供氣管路上，這樣安裝在熱氣管路上的該單向活門工作溫度高，活門座感受溫度高，因此活門座熱膨脹高，活門座與導(dǎo)向桿之間的過盈配合就會隨溫度變化而變化。

2）冬季飛機(jī)座艙溫度改變頻率高、座艙所需溫度較高。

3）從該產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖上可知：該單向活門中導(dǎo)向桿是不銹鋼制的，而活門座是銅制表面鍍鋅。兩種材料在同一溫度下，熱導(dǎo)率不一樣，銅的熱導(dǎo)率比較好、膨脹大，而鋼熱膨脹小，因此在使用中會減小過盈量。

4）導(dǎo)向桿與活門座過盈配合量為：0.015～0.04mm，過盈量下限過小。過盈量在下限的單向活門產(chǎn)品裝在該型號雙艙飛機(jī)上，而且裝在熱供氣管路上。

5防止活門桿脫落的工藝方法

該單向活門（見圖3）裝在雙艙教練機(jī)上，出現(xiàn)導(dǎo)向桿與活門座脫落時，原解決該故障方法步驟如下：

1）分解該單向活門產(chǎn)品。

2）該單向活門中導(dǎo)向桿過盈配合頭部進(jìn)行按圖紙尺寸鍍鉻。

3）導(dǎo)向桿鍍鉻后與活門座裝配。

4）彈簧報廢換新（工藝規(guī)程規(guī)定：分解產(chǎn)品必?fù)Q彈簧）。

5）導(dǎo)向桿與活門座裝配后打斜孔，加裝固定銷保險。

5.1原防止活門桿脫落工藝方法缺點(diǎn)

1）未經(jīng)設(shè)計(jì)部門同意改變設(shè)計(jì)，增加了風(fēng)險。

2）產(chǎn)品交付前，產(chǎn)品質(zhì)量不可控制（出現(xiàn)脫落后，返修內(nèi)場按圖3加工）。

3）產(chǎn)品返修率高。

4）通過實(shí)際使用后發(fā)現(xiàn)這種固定形式也存在使用過程中保險銷被剪切，出現(xiàn)多余物，而且在整個管道中查找被剪切掉的保險絲很困難。

5.2防止單向活門導(dǎo)向桿脫落的新工藝方法一

1）按大修工藝規(guī)程修理時，活門打開力值合格;活門氣密性試驗(yàn)合格，可以不分解。經(jīng)統(tǒng)計(jì)進(jìn)廠飛機(jī)該單向活門產(chǎn)品約85%以上不分解，約15%產(chǎn)品因活門打開力值或者活門氣密性試驗(yàn)不合格才分解。

2）考慮能否通過產(chǎn)品構(gòu)造不進(jìn)行分解，對所有交付產(chǎn)品增加一道工序來防止其導(dǎo)向桿與活門座脫落故障。導(dǎo)向桿是空心軸，可否利用空心軸構(gòu)造來增加防止脫落工序思路，利用漲拉工具對其空心導(dǎo)向桿進(jìn)行漲拉。

3）通過專業(yè)設(shè)計(jì)工裝工程技術(shù)人員了解，由于該單向活門導(dǎo)向桿內(nèi)徑為φ4，孔徑過小，漲拉工具屬于組合件，由于被漲零件孔經(jīng)小，無法加工制作專用工裝。

4）進(jìn)一步思考，試做線性沖漲工具，通過改變導(dǎo)向桿與活門座固定部位孔內(nèi)徑，大面積改變實(shí)現(xiàn)困難，沖漲力值過大，不易操作。試圖采用小力值改變環(huán)形線型形變以防止導(dǎo)向桿與活門座脫落故障，工裝示意圖如圖4所示。

5）沖漲工作原理圖如圖5所示。

6）測試實(shí)際配合間隙拉脫力，見表1。

7）提高產(chǎn)品可靠性應(yīng)使沖漲后拉脫力大于240N。

8）測試實(shí)際配合間隙為0.015mm的沖漲力值數(shù)據(jù)（見表2）。

9）通過試驗(yàn)可知，為提高活門桿與活門連結(jié)的可靠性，應(yīng)選沖漲力值為400～470N。根據(jù)表2可選擇450N沖漲力值，以預(yù)防活門桿與活門座脫落。

5.3防止單向活門導(dǎo)向桿脫落的新工藝方法二

該單向活門中導(dǎo)向桿與活門座是兩種材質(zhì)，雖然導(dǎo)向桿是空心軸，但材質(zhì)是鋼制的;活門座是銅制的。通過車床卡盤固定導(dǎo)向軸，通過車床刀架固定滾壓工具，對活門座外端部擠壓，給定合理的進(jìn)刀量，對其進(jìn)行收口預(yù)緊。具體步驟如下：

1）分解該單向活門（彈簧報廢換新）。

2）按過盈配合要求裝配單向活門的活門座與導(dǎo)向桿。

3）按圖6方法對其裝配后的活門組合件進(jìn)行收口預(yù)緊。

4）最后組合裝配。

5.4導(dǎo)向桿與活門座脫落工藝新方法使用分析

通過兩種新方法可以有效預(yù)防飛機(jī)座艙單向活門桿脫落故障，保障飛行安全，但兩種預(yù)防導(dǎo)向軸與活門座脫落各有優(yōu)缺點(diǎn)。

新方法一：

1）通過沖漲防止導(dǎo)向桿與活門座脫落，產(chǎn)品可以不分解。

2）降低產(chǎn)品返修，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3）工裝小，操作要求高。

4）適合大修廠修理產(chǎn)品和排故。

新方法二：

1）通過收口預(yù)緊，提高產(chǎn)品可靠性。

2）適合產(chǎn)品制造時增加防脫落工序。

3）大修廠修理或排故時，應(yīng)分解產(chǎn)品。

通過兩種方法對比，新方法一適合修理產(chǎn)品、產(chǎn)品排故時增加預(yù)防;新方法二適合產(chǎn)品制造時增加預(yù)防。

6結(jié)論

通過對該故障的學(xué)習(xí)和分析，在不斷的摸索和試驗(yàn)驗(yàn)證中，找出了解決此類故障的簡單預(yù)防措施，通過一系列的試驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)，最終得到合理的沖漲力值和收口預(yù)緊參數(shù)，實(shí)踐應(yīng)用是檢驗(yàn)該方法的唯一辦法，通過裝機(jī)開車驗(yàn)證數(shù)架飛機(jī)，并沒有發(fā)生該單向活門中導(dǎo)向桿和活門座脫開故障，解決了該故障的發(fā)生?，F(xiàn)累計(jì)解決預(yù)防飛機(jī)架次30余架。導(dǎo)向桿和活門座屬于兩體過盈連接成一體，通過以上兩種方法只能大大降低該故障的發(fā)生，保證飛機(jī)飛行安全。

參考文獻(xiàn)

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