某型飛機(jī)液壓剎車系統(tǒng)氣塞的排除方法

（中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710089）

0 前言

飛機(jī)降落，高速滑行，在跑道長度有限的情況下，剎車系統(tǒng)正常工作是保證飛機(jī)安全的重要前提[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 國產(chǎn)某型飛機(jī)在降落滑跑中剎車時(shí)，多次出現(xiàn)剎車壓力極不穩(wěn)定的現(xiàn)象，飛機(jī)劇烈顛簸，造成安全隱患，同機(jī)型在飛行過程中多次出現(xiàn)液壓低壓告警的情況，影響飛行安全。查找故障原因，進(jìn)行有效性的故障預(yù)防和改進(jìn)，十分急迫，也是機(jī)務(wù)人員的職責(zé)。

1 飛機(jī)液壓剎車系統(tǒng)典型故障分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)剎車系統(tǒng)故障，多表現(xiàn)為剎車失效、剎車壓力偏低、機(jī)輪“抱死”等現(xiàn)象[2]，根據(jù)飛機(jī)液壓剎車系統(tǒng)原理，導(dǎo)致以上3 種情況的原因均為液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定所致，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致飛機(jī)液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的原因是剎車管路排氣不凈。另外，檢查發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)油液中也混有氣體。那么，是否因?yàn)闅怏w的混入導(dǎo)致故障的發(fā)生，需進(jìn)一步研究。

1.1 飛機(jī)剎車系統(tǒng)原理

飛機(jī)的剎車原理如圖1 所示，壓力源（主液壓泵或應(yīng)急液壓泵）給液壓系統(tǒng)供壓，剎車管路將壓力傳遞至剎車分配器，通過左、右腳蹬的控制將壓力傳遞到機(jī)輪上的活塞腔，在壓力作用下，活塞壓緊剎車盤，從而達(dá)到剎車的目的。由于剎車管路工作時(shí)充滿油液，正常剎車時(shí)回油管路處于關(guān)閉狀態(tài)，所以剎車管路中的油液一般不流動(dòng)，油液只起傳遞壓力的作用。基于剎車管路的“死腔”特點(diǎn)，為了使管路充滿油液，必須在機(jī)輪上的放氣咀處排油，排掉管路中的氣體。連接在管路上的蓄壓器的主要作用是在壓力源停止工作時(shí)儲(chǔ)存一定壓力，為停機(jī)剎車供壓。

1.2 剎車系統(tǒng)故障原因分析

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該型機(jī)剎車系統(tǒng)系列故障的共同特點(diǎn)是剎車系統(tǒng)甚至整個(gè)液壓系統(tǒng)油液中混有大量的氣體。

從有關(guān)文獻(xiàn)資料可以看出在一定壓強(qiáng)下油液夾帶1%氣體時(shí)，其體積彈性增加35.6%。在常溫、常壓下，空氣在液壓油中的溶解度一般約為10%，而由于剎車系統(tǒng)的高壓性及密封性特點(diǎn)，空氣的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10%，這意味著油液的彈性將大大增大。彈性增大將使油液更易于壓縮。在進(jìn)行剎車時(shí)，剎車分配器活門開啟，管路中的油液便要從一種穩(wěn)態(tài)向另一種穩(wěn)態(tài)過渡，壓強(qiáng)也隨之發(fā)生變化，同時(shí)含氣油液如彈簧那樣不斷交替貯存和釋放由機(jī)輪傳遞來的能量，從而形成沖擊、振蕩（油液中含氣量越多，油液越易壓縮，振蕩越劇烈），外在表現(xiàn)為剎車壓力不斷變化，極不穩(wěn)定。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

由此可見，對(duì)該型機(jī)而言，造成剎車故障的原因是由于系統(tǒng)中充滿大量氣體所致。要想解決該問題，必須查找系統(tǒng)的氣體來源。由導(dǎo)管連接的飛機(jī)液壓系統(tǒng)，如圖1 所示，該系統(tǒng)的組成具有密封性及循環(huán)性。對(duì)于一架新飛機(jī)，在系統(tǒng)未加液壓油之前，整個(gè)液壓系統(tǒng)的空管路中會(huì)充滿氣體，在給油箱加滿液壓油后，油箱的出油口與回油口便形成密封，在靜止?fàn)顟B(tài)下，導(dǎo)管中的氣體很難順利、快速的排出，并會(huì)導(dǎo)致大量氣體與油液混合。想要排除導(dǎo)管中的氣體，唯一的方法就是各分系統(tǒng)進(jìn)行工作，例如圖1 中的前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)、起落架收放系統(tǒng)、襟翼收放系統(tǒng)。只有各系統(tǒng)工作，導(dǎo)管中的油液才能形成流動(dòng)，混有氣體的油液回流油箱并靜置，油液中的氣體才可排于油箱上部空間。MA60 飛機(jī)液壓油箱帶有增壓系統(tǒng)，冷氣瓶中存儲(chǔ)的氣壓會(huì)使油箱中始終具有一定的大氣壓力，因?yàn)橛鸵褐锌諝獾娜芙饬空扔诮^對(duì)壓強(qiáng)，所以油箱中的高氣壓無形中提高了油液中氣體含量，同時(shí)也減緩了油氣的分離速度。如果系統(tǒng)繼續(xù)工作，分離不徹底的油氣重又進(jìn)入管路，從而造成管路中仍舊存在氣體。

剎車管路上連接有活塞式蓄壓器，如圖2 所示，在高氣壓下氣體容易從活塞密封處泄漏，從而進(jìn)入管路。如果在油箱未加油或管路中未充滿油的情況下給蓄壓器充壓，因蓄壓器中油液少，活塞密封處沒有油液潤滑，氣體很可能會(huì)被壓入剎車管路。因此，即使剎車管路中的氣體被一次排凈，如果蓄壓器活塞密封不好，相隔一段時(shí)間之后，活塞處的泄漏也能導(dǎo)致管路中重新進(jìn)入氣體。

圖2 蓄壓器

基于以上2 個(gè)方面的氣體來源，要想徹底排出系統(tǒng)中的氣體，必須使整個(gè)液壓系統(tǒng)充分工作，盡可能地使油液回流油箱。另外在系統(tǒng)停止工作之后，應(yīng)放掉油箱中的氣壓，靜置一段時(shí)間，使溶于油液中的氣體得以充分分離。針對(duì)蓄壓器漏氣可能，要不定期檢查蓄壓器的壓力，以確定蓄壓器內(nèi)部密封良好。

3 剎車系統(tǒng)排氣改進(jìn)

3.1 傳統(tǒng)剎車排氣方法

剎車系統(tǒng)排氣，常用的方法是給系統(tǒng)打壓，分別在每個(gè)機(jī)輪上的排氣活門處間斷排氣，若排氣過程中油箱油量減少為15 L 時(shí)，用地面加油車給油箱補(bǔ)加油后繼續(xù)排氣，直到?jīng)]氣為止。在日常工作中，因?yàn)楣ぷ鞣泵?，操作者往往?huì)忽略這樣做或者工作做得不徹底，尤其是在首次系統(tǒng)加油后，系統(tǒng)沒有充分靜置，各分系統(tǒng)也沒有充分工作，加之油箱增壓形成的系統(tǒng)缺陷（油箱增壓本身就導(dǎo)致油氣分離困難，而且油箱中增壓氣體直接與油液接觸，沒有隔離措施），在該種狀態(tài)下，開始進(jìn)行剎車系統(tǒng)排氣，剎車系統(tǒng)排氣的目的是排掉剎車管路中的氣體，但由于整個(gè)液壓系統(tǒng)中充滿氣體，沒有放掉油箱氣壓進(jìn)行油液靜置使其充分分離，這樣就導(dǎo)致充滿氣體的系統(tǒng)液壓油不斷流入剎車管路，表現(xiàn)為剎車排氣不凈，用該方法排氣經(jīng)常要耗掉整個(gè)油箱（27 L~28 L）甚至于2 倍油箱的油量，并且效果不好。沒有徹底排凈氣體的系統(tǒng)，在飛行中系統(tǒng)劇烈工作時(shí)，尤其在降落過程中放下襟翼和放下起落架，容易導(dǎo)致液壓泵氣塞，剎車壓力波動(dòng)。飛行后不得不重新進(jìn)行排氣。重復(fù)的工作既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力（往往需要用幾個(gè)工作日來排氣），造成了大量不必要的油液浪費(fèi)（加入飛機(jī)的液壓油必須經(jīng)過長時(shí)間地過濾，排出的油液由于污染而不能重復(fù)使用）。

3.2 剎車系統(tǒng)排氣方法改進(jìn)

綜合以上分析，建議在做剎車系統(tǒng)排氣工作時(shí)，按7 個(gè)規(guī)定執(zhí)行。1）將剎車系統(tǒng)排氣工序安排在本專業(yè)其他工序之后（例如前輪轉(zhuǎn)彎試驗(yàn)、起落架收放試驗(yàn)、襟翼收放試驗(yàn)）。各系統(tǒng)的充分工作有利于整個(gè)液壓系統(tǒng)管路中有氣油液充分回流油箱進(jìn)行分離，同時(shí)注意在系統(tǒng)停止工作時(shí)及時(shí)放掉液壓油箱中的氣壓，確保油氣的充分分離。2）油箱加滿油在前，蓄壓器充壓在后。間隔一段時(shí)間檢查蓄壓器中氣體壓力，用來判斷活塞是否漏氣。如果蓄壓器漏氣嚴(yán)重則必須更換。3）排氣前檢查管路的密封，最好提前一個(gè)工作日給加油車和油箱加滿液壓油，盡量降低油液中的氣體含量。4）排氣之前24 h 液壓系統(tǒng)應(yīng)停止工作。5）排氣前先踩剎車， 使系統(tǒng)管路中的氣體充分回流油箱，從而減少排氣時(shí)油液浪費(fèi)。6）在剎車排氣過程中，需要及時(shí)補(bǔ)充油箱中的油液（不能少于15 L），否則氣體會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)，油箱補(bǔ)加油時(shí)應(yīng)放掉油箱氣壓，補(bǔ)加油液之后最好等待0.5 h 或更長時(shí)間再繼續(xù)排氣。7）間斷式排氣時(shí)，盡量減少每次的排油量，可防止定量器關(guān)閉造成不必要的麻煩，每次平緩、少量的排油有利于排氣。

3.3 日常維護(hù)的工作

日常工作中要注意對(duì)剎車系統(tǒng)的維護(hù)工作，更換剎車導(dǎo)管及剎車附件時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行排氣?？紤]到管路的滲漏也會(huì)造成外部的氣體進(jìn)入系統(tǒng)，例如剎車管路部分，在不剎車時(shí)，剎車分配器切斷了壓力源與剎車管路的連通，剎車管路形成死腔，管路中的油液失去壓力，如果此時(shí)管路不密封出現(xiàn)滲漏，在失去部分油液之后管路中形成真空腔，在環(huán)境壓力作用下，外部的空氣便可能會(huì)進(jìn)入管路[3]，所以日常要對(duì)剎車導(dǎo)管的滲漏故障及時(shí)處理。另外，考慮到該型機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的液壓泵高于液壓油箱的特點(diǎn)，飛行前多轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳，防止主液壓泵發(fā)生氣塞現(xiàn)象。