A320 飛機(jī)抖動(dòng)原因淺析

馬衛(wèi)濤

（四川航空股份有限公司工程技術(shù)分公司，四川成都 610202）

1 飛機(jī)機(jī)身抖動(dòng)故障分析

1.1 飛機(jī)機(jī)身抖動(dòng)的原因

（1）飛行操作舵面原因。①方向舵后緣自由間隙過大、方向舵作動(dòng)筒振動(dòng)。②升降舵校裝不正確、后緣自由間隙過大、升降舵作動(dòng)筒振動(dòng)。③副翼后緣自由間隙過大、副翼作動(dòng)筒振動(dòng)。④襟翼造成的抖動(dòng)。

（2）結(jié)構(gòu)原因。①前起落架后艙門造成的抖動(dòng)。②機(jī)腹整流板封嚴(yán)造成的抖動(dòng)。③客艙門上部蓋板造成的抖動(dòng)。

（3）外界環(huán)境。外界氣流的擾動(dòng)破壞了飛機(jī)原有的平衡狀態(tài)，加劇了飛機(jī)的振蕩，產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)的過程。

1.2 故障的分析

據(jù)空客公司統(tǒng)計(jì)出抖動(dòng)源概率，由圖1 中可以很明顯的看出，造成飛機(jī)抖動(dòng)的最主要原因?yàn)榉较蚨?，其次為升降舵、前起落架艙門、襟翼、客艙門、副翼、機(jī)腹整流罩。

2 方向舵及升降舵導(dǎo)致機(jī)身抖動(dòng)的原因

2.1 方向舵對(duì)抖動(dòng)的影響

首先先看下游隙：軸承游隙即軸承在未安裝于軸時(shí)，將其內(nèi)圈或外圈的一方固定，然后便于未被固定的一方做徑向或軸向移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量。也可以理解成自由活動(dòng)的量。如果游隙在機(jī)械設(shè)備中超過限定值就會(huì)造成自由間隙振動(dòng)。自由間隙振動(dòng)存在于各類機(jī)械設(shè)備中，不能完全消除但可以通過各種方法減小至可接受范圍內(nèi)，對(duì)于飛機(jī)方向舵，自由間隙是指作動(dòng)筒鉸接點(diǎn)的間隙，間隙過大，就會(huì)造成在增壓狀況下，方向舵就會(huì)存在過大的自由擺動(dòng)，手冊(cè)要求在30 daN 的載荷下，舵面后緣自由行程范圍為（8～16）mm。

圖1 抖動(dòng)的來(lái)源

由于舵面結(jié)構(gòu)存在彈性，在載荷作用下會(huì)產(chǎn)生彈性形變，所以測(cè)量值不可能為零，如果后緣自由行程過小，也可能是鉸接處過緊，將會(huì)導(dǎo)致鉸接點(diǎn)摩擦增大，自潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑效果下降，摩擦加劇。一旦自由行程過大，則會(huì)導(dǎo)致抖動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)。

方向舵伺服控制器配有自潤(rùn)滑軸承：軸承球在與軸承保持架連接的特氟隆襯套上旋轉(zhuǎn)。在一段時(shí)間后，這個(gè)襯套可能磨損。軸承旋轉(zhuǎn)在伺服控制器的這一側(cè)上更加明顯，因此環(huán)端側(cè)（eye-end）更易于產(chǎn)生襯套磨損。當(dāng)后緣自由行程在范圍內(nèi)時(shí)可以確保在自潤(rùn)滑軸承中存在足夠厚度的特氟隆襯里，確保這些軸承內(nèi)沒有金屬對(duì)金屬的接觸。

飛機(jī)由方向舵產(chǎn)生的抖動(dòng)大部分原因是因?yàn)榉较蚨嫠欧鲃?dòng)筒軸承磨損嚴(yán)重導(dǎo)致自由間隙過大，如圖2 所示。大部分情況下抖動(dòng)故障的排除都是更換方向舵伺服控制作動(dòng)筒，但對(duì)于小部分情況更換作動(dòng)筒并不能排除抖動(dòng)故障，其他一些情況為：鉸鏈附件（HINGE-LINE），伺服附件（SERVO ATTACHMENT）。圖3 方向舵抖動(dòng)故障源可以看到統(tǒng)計(jì)的情況，可以看到高達(dá)92%的概率為伺服作動(dòng)筒自由間隙過大的情況引起的，還有一些是由鉸鏈附件、伺服附件或者多個(gè)因素共同造成的。這就造成在飛機(jī)發(fā)生抖動(dòng)情況以后，在判斷為方向舵原因引起抖動(dòng)產(chǎn)生的情況下，更換完方向舵作動(dòng)筒后抖動(dòng)消失，隨后飛機(jī)可能繼續(xù)發(fā)生因方向舵引起的抖動(dòng)，這主要是因?yàn)殂q鏈附件或其他附件隨著時(shí)間的推移，自由間隙慢慢擴(kuò)大。

圖2 方向舵伺服作動(dòng)筒軸承

2.2 升降舵對(duì)抖動(dòng)影響

升降舵后緣擺動(dòng)幅度限制，在30daN 穩(wěn)定負(fù)載的情況下限制范圍為（4～7）mm，升降舵振動(dòng)是由可能在升降舵接頭的不同區(qū)域發(fā)展的間隙引起的：①伺服控制軸承；②伺服控制連接設(shè)備；③鉸鏈軸承和連接設(shè)備。

由圖4 升降舵抖動(dòng)故障源中可以看到升降舵振動(dòng)的故障源和方向舵振動(dòng)的故障源類似，也不僅只有伺服控制作動(dòng)筒這一誘因，還包括鉸鏈線（hinge line），升降舵吊索（rigging），伺服控制附件（servo attachment）以及他們共同造成升降舵振動(dòng)。其實(shí)現(xiàn)在的飛機(jī)升降舵裝配時(shí)已經(jīng)用來(lái)防止升降舵振動(dòng)，升降舵后緣向上偏移0.5°，旨在空氣動(dòng)力學(xué)地加載升降舵，以便補(bǔ)償存在升降舵接頭處的潛在的自由間隙。

圖3 方向舵抖動(dòng)故障源

2.3 副翼

副翼后緣擺動(dòng)幅度限制為不超過10 mm，副翼振動(dòng)是由可能在副翼接頭的不同區(qū)域發(fā)展的間隙引起的：①伺服控制軸承；②伺服控制附件；③鉸鏈線附件；④副翼鉸鏈支架。

圖4 升降舵抖動(dòng)故障源

2.4 艙門、蓋板、封嚴(yán)類引起振動(dòng)

（1）機(jī)腹整流罩密封損壞/安裝不正確，噪聲和振動(dòng)；

（2）應(yīng)急艙門封嚴(yán)損壞或不在位置，隆隆聲，振動(dòng)和嘯叫；

（3）應(yīng)急艙門安裝不正確，隆隆，振動(dòng)和嘯叫；

（4）翼上應(yīng)急滑梯固定螺栓的丟失也將造成機(jī)身的抖動(dòng)；

（5）在飛行過程中，機(jī)腹整流罩將會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生壓力，這將會(huì)導(dǎo)致某些封嚴(yán)在飛行期間打開。如果封嚴(yán)硬度低于某一特定值，則會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)傳遞振動(dòng)能量時(shí)，就可在客艙內(nèi)感受到振動(dòng)。比如191/192DT，191/192LB。這些蓋板處封嚴(yán)若有損傷，則會(huì)較大可能產(chǎn)生振動(dòng)。

3 故障排除方法

（1）根據(jù)排故手冊(cè)給出的排除抖動(dòng)故障的方法。抖動(dòng)故障的排除需要機(jī)組的密切配合，當(dāng)機(jī)組反應(yīng)機(jī)身抖動(dòng)時(shí)，要從排故手冊(cè)TSM 05-50-00-810-801 打印并配置抖動(dòng)報(bào)告單給機(jī)組，由機(jī)組詳細(xì)填寫抖動(dòng)報(bào)告單（Vibration Reporting Sheet，VRS），詳細(xì)描述故障發(fā)生的飛行階段，有無(wú)氣流影響，是在飛控舵面，還是駕駛艙，前，中，后機(jī)身等，橫向或縱向抖動(dòng)等，是否通過改變相應(yīng)參數(shù)有所緩解等，描述的越詳細(xì)越有助于快速排除故障，最后通過決斷樹或決斷表來(lái)選取正確的排故手冊(cè)章節(jié)進(jìn)一步分析排故。

（2）也可根據(jù)機(jī)身抖動(dòng)發(fā)生的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、速度節(jié)點(diǎn)、抖動(dòng)程度大致判斷抖動(dòng)故障源。但這只是起到一個(gè)參考作用，最終還是要以手冊(cè)為依據(jù)來(lái)進(jìn)行故障的判斷。①升降舵引起的抖動(dòng)，速度＞250 節(jié)，爬升或巡航階段，飛行高度在（27 000～35 000）FT，飛機(jī)重心靠后，駕駛艙和后客艙感覺抖動(dòng)明顯，頻率約10 Hz，減速或俯仰操作后抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)消失；②方向舵引起的抖動(dòng)，速度＞250 節(jié)，爬升階段，駕駛艙和后客艙感覺輕微或中度抖動(dòng)，偏航或輸入方向舵配平±1.5°時(shí)抖動(dòng)現(xiàn)象消失；③副翼引起的抖動(dòng)，速度＞250 節(jié)，爬升階段，駕駛艙和前客艙感覺抖動(dòng)，通過滾轉(zhuǎn)可以使抖動(dòng)現(xiàn)象消失。

4 前輪抖動(dòng)

根據(jù)公司故障統(tǒng)計(jì)顯示，飛機(jī)在收起落架時(shí)會(huì)出現(xiàn)前輪抖動(dòng)的現(xiàn)象。在前輪收起時(shí)，老式飛機(jī)有剎車帶，用來(lái)將轉(zhuǎn)動(dòng)的前輪剎車。但是此處存在風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵摐p速帶很容易斷裂并導(dǎo)致前輪艙無(wú)法正常關(guān)閉，所以后來(lái)就取消了該減速帶（SB A320-32-1217 取消減速帶），對(duì)于新型的并沒有剎車帶，而是靠著輪子的慣性慢慢停止轉(zhuǎn)動(dòng)。前起有個(gè)定中凸輪，在每次前期收上前，前輪都會(huì)定中，為的是防止偏斜的前輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)損壞前輪艙部件。

當(dāng)飛機(jī)定中機(jī)構(gòu)損壞，無(wú)法滿足前輪處于中間位置，或者當(dāng)飛機(jī)處于定中位置時(shí)，輪胎左右無(wú)法達(dá)到平衡，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎就會(huì)產(chǎn)生橫向的力，造成前起的抖動(dòng)。或者由于扭矩連桿處的過量自由間隙造成。當(dāng)發(fā)生前輪收起抖動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，可以完成以下工作。

（1）檢查輪胎壓力是否正常。

（2）檢查前輪軸套的擰緊力矩是否正常。

（3）拆下前輪檢查前輪軸套的磨損情況。

（4）更換兩個(gè)前輪。

（5）檢查扭矩連桿處的自由間隙。

5 維護(hù)建議

（1）定期檢查鉸鏈處各連接件的磨損情況，并對(duì)檢查周期視情調(diào)整。

（2）針對(duì)鉸鏈軸承和連接螺釘、襯套的磨損，和廠家進(jìn)行溝通，促進(jìn)新材料的使用和結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)，通過改進(jìn)后提高其可靠性。

（3）對(duì)滾柱軸承定期注油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑劑在摩擦面間可以減少黏著磨損、表面疲勞等造成的磨損。另外，摩擦面上有潤(rùn)滑劑時(shí)，可以防止因空氣、水滴、水蒸氣、腐蝕性氣體及液體、塵埃、氧化物引起的銹蝕。

（4）減小舵面后緣擺動(dòng)值的上限。如將方向舵后緣擺動(dòng)值上限由16 mm 減少到12 mm，并將檢查間隔從18 000 FH 減小到6000 FH；升降舵后緣擺動(dòng)幅度限制從（4～7）mm 改進(jìn)為（4～6）mm。

（5）對(duì)一些部件的檢查間隔縮短。

（6）周期性的更換伺服控制作動(dòng)器的EYE-END、伺服控制軸承等容易發(fā)生磨損的部件。

（7）定期檢查艙門、蓋板封嚴(yán)。

6 結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)致飛機(jī)抖動(dòng)的原因非常多，有些抖動(dòng)現(xiàn)象甚至是由幾個(gè)抖動(dòng)源共同作用的結(jié)果，其中有飛行中外界的擾動(dòng)，也有飛機(jī)本身的缺陷，還有飛行員不當(dāng)?shù)牟倏v。在排故過程中要以維護(hù)手冊(cè)為依據(jù)，熟悉系統(tǒng)工作原理，分析故障現(xiàn)象和故障源之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，利用科學(xué)的方法和手段分析、診斷和排除故障，保證飛行安全。