某型飛機(jī)駕駛桿操縱空行程故障分析與排除

王蹦蹦 尹偉

摘要：針對某型飛機(jī)駕駛桿操縱空行程故障，從系統(tǒng)組成及工作原理分析產(chǎn)生空行程故障的原因，通過對系統(tǒng)操縱性能、鉸鏈安裝及主要機(jī)件分析排查確定故障點，為該類故障的分析和排除提供參考。

關(guān)鍵詞：駕駛桿；操縱；空行程

Keywords：control stick；control；empty stroke

1 故障現(xiàn)象

飛行員通過向前推或向后拉駕駛桿操縱水平尾翼舵面的上下偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對飛機(jī)縱向俯仰方向的操縱。飛行員反映某型飛機(jī)向后拉駕駛桿感覺操縱無力，再次向后拉桿才有操縱力，飛機(jī)抬頭姿態(tài)響應(yīng)遲緩，懷疑平尾操縱系統(tǒng)存在空行程故障。飛機(jī)著陸返場后，地勤人員依據(jù)經(jīng)驗更換了可能引起此故障的機(jī)件：載荷機(jī)構(gòu)和液壓助力器，重新調(diào)整和檢查系統(tǒng)工作性能合格后，再次飛行時故障復(fù)現(xiàn)。飛機(jī)操縱系統(tǒng)存在空行程故障將導(dǎo)致飛機(jī)操縱性能下降，給飛行員造成較大的心理壓力。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

該型飛機(jī)采用全動式水平尾翼（簡稱平尾），平尾操縱系統(tǒng)組成如圖1所示，主要機(jī)件包括駕駛桿、傳動拉桿、搖臂、載荷機(jī)構(gòu)、調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)和液壓助力器等，并設(shè)置了能隨飛行表速和飛行高度自動改變系統(tǒng)傳動系數(shù)和操縱力的力臂調(diào)節(jié)器。

操縱平尾時，飛行員推拉駕駛桿，經(jīng)拉桿和搖臂組成的傳動桿系使力臂調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動，再經(jīng)拉桿和搖臂傳動給液壓助力器上的輸入搖臂機(jī)構(gòu)，帶動配油柱塞移動打開液壓油路，活塞桿在液壓作用下帶動輸出搖臂，通過傳動桿和搖臂驅(qū)使水平尾翼偏轉(zhuǎn)。

為了保證飛機(jī)有良好的俯仰操縱性，當(dāng)飛行高度升高或飛行表速較小時，需要增大系統(tǒng)的傳動系數(shù)和減小操縱桿力梯度；當(dāng)飛行高度降低或飛行表速增大時，則要求減小傳動系數(shù)和增大操縱桿力梯度。力臂自動調(diào)節(jié)裝置能隨飛機(jī)飛行高度、速度的變化，按一定的規(guī)定率自動改變力臂調(diào)節(jié)器力臂的大小，以改變系統(tǒng)的傳動系數(shù)和桿力梯度，保證飛機(jī)在任何高度和表速下飛行都有較好的俯仰操縱性。

3 原因分析

為全面準(zhǔn)確地了解故障現(xiàn)象和飛行員操作情況，先后咨詢了該機(jī)的兩名飛行人員。一名飛行員反映，第一次故障發(fā)生在飛機(jī)著陸時，飛行員操縱駕駛桿由向前推桿改為向后拉桿的過程中明顯感覺有空行程，引起操縱無力，增大拉桿行程后才有操縱力。另一飛行員反映，第二次故障發(fā)生在更換機(jī)件后的再次飛行期間，當(dāng)飛機(jī)飛行高度分別在3000～4000m、1000～2000m和著陸中，飛行速度約360km/h時，拉駕駛桿感覺操縱桿力輕，有空行程，飛行速度達(dá)到950km/h時操縱桿力正常。

根據(jù)以上描述，結(jié)合平尾操縱系統(tǒng)的組成及工作原理，初步判斷應(yīng)是系統(tǒng)存在活動間隙或機(jī)件故障導(dǎo)致駕駛桿操縱空行程故障，使得駕駛桿操縱動作轉(zhuǎn)換變得遲緩無操縱力。從可能引起操縱空行程故障的以下幾方面因素進(jìn)行分析排查：

1）機(jī)械傳動桿系存在零件松動或磨損產(chǎn)生的活動間隙；

2）平尾安裝存在活動間隙；

3）載荷機(jī)構(gòu)初始桿力??；

4）力臂調(diào)節(jié)器故障；

5）調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)故障；

6）平尾助力器故障。

4 故障的排查與定位

4.1 系統(tǒng)操縱性能檢查

給飛機(jī)通電供壓，檢查平尾操縱性能和技術(shù)參數(shù)，查看故障是否復(fù)現(xiàn)。檢查在操縱平尾工作過程中特別是推拉駕駛桿動作轉(zhuǎn)換時系統(tǒng)是否存在明顯的活動間隙或松動，是否出現(xiàn)操縱遲緩無力，是否有撞擊聲、舵面振動或抖動等現(xiàn)象。經(jīng)檢查，調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)工作正常，力臂調(diào)節(jié)器大小力臂轉(zhuǎn)換工作正常，性能參數(shù)符合要求。平尾操作過程中未發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有明顯抖動、工作不平穩(wěn)等異常情況。

飛行員反映當(dāng)飛行速度低于360km/ h時和著陸階段駕駛桿動作轉(zhuǎn)換時操縱桿力輕和空行程感覺較為明顯，當(dāng)飛行速度增大到超音速時操縱正常。根據(jù)力臂調(diào)節(jié)裝置工作原理，在自動狀態(tài)下，力臂調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)性能異常也可能影響到操縱性能。由特設(shè)人員使用兩個全、靜壓試驗設(shè)備，按空速表對應(yīng)的飛行速度和飛行高度進(jìn)行力臂調(diào)節(jié)器大小力臂自動轉(zhuǎn)換性能檢查試驗，力臂調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作性能良好；查看力臂自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)大小力臂轉(zhuǎn)換相關(guān)飛參數(shù)據(jù)信息，未發(fā)現(xiàn)異常。

4.2 查看飛參記錄信息

通過飛參記錄信息判讀駕駛桿操縱動作與平尾舵面偏轉(zhuǎn)軌跡的同步性以及駕駛桿動作時對應(yīng)平尾舵面偏轉(zhuǎn)響應(yīng)的及時性。如果系統(tǒng)存在空行程，飛參記錄信息中會反映駕駛桿操縱與平尾偏轉(zhuǎn)不同步或遲緩、波動數(shù)據(jù)信息。重點查看了飛行速度360km/h附近和著陸階段的飛參記錄數(shù)據(jù)信息，并與其他正常飛機(jī)的飛參數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比，未發(fā)現(xiàn)明顯的不同步和舵面響應(yīng)遲緩、異常波動等情況。

4.3 系統(tǒng)安裝及機(jī)件檢查

通過上述平尾操縱性能檢查，系統(tǒng)操縱正常且故障未復(fù)現(xiàn)，飛參信息判讀未發(fā)現(xiàn)異常情況。要找到故障點還需進(jìn)一步檢查系統(tǒng)各鉸鏈點安裝情況，查看是否存在不明顯的松動或磨損以及主要機(jī)件是否存在異常。

1）在系統(tǒng)連接完好的狀態(tài)下，檢查系統(tǒng)各鉸鏈點安裝情況。用手感檢查各拉桿、搖臂、載荷機(jī)構(gòu)、平尾助力器等機(jī)件的鉸鏈和安裝點，未發(fā)現(xiàn)明顯零件松動和活動間隙，扳動平尾翼尖檢查平尾安裝，無活動間隙。從28框處斷開操縱拉桿，分別檢查駕駛桿到28框的剛性操縱桿系以及28框后主要機(jī)件操縱件的安裝情況，未發(fā)現(xiàn)明顯活動間隙。

2）從機(jī)上拆下載荷機(jī)構(gòu)和調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)分別檢查。由于曾發(fā)生過因載荷機(jī)構(gòu)初始力小引起的駕駛桿操縱桿力輕故障，將載荷機(jī)構(gòu)拆下檢查載荷力和初始力，力值性能符合要求。檢查調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)，用手晃動其活動桿，感覺有明顯軸向活動間隙，與其他飛機(jī)調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行對比，軸向活動間隙偏大。將調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)在試驗臺校驗，發(fā)現(xiàn)調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)軸向活動間隙接近上限值。

3）平尾液壓助力器檢查。給系統(tǒng)通電供壓，推拉駕駛桿操縱平尾過程中檢查平尾助力器輸入搖臂配油工作正常，且前期已進(jìn)行更換，因此排除液壓助力器故障可能。

4）力臂調(diào)節(jié)器性能檢查。拆開力臂調(diào)節(jié)器與操縱拉桿的連接，檢查安裝情況。用力推拉力臂調(diào)節(jié)器上耳環(huán)接頭，發(fā)現(xiàn)耳環(huán)接頭與力臂調(diào)節(jié)器上的固定點有輕微的徑向活動間隙。由于力臂調(diào)節(jié)器與耳環(huán)接頭的安裝是不允許有徑向活動間隙的，因此懷疑該活動間隙可能是造成駕駛桿操縱空行程故障的原因。檢查對比其他飛機(jī)力臂調(diào)節(jié)器耳環(huán)接頭，無徑向活動間隙。為驗證判斷，將力臂調(diào)節(jié)器及拆開機(jī)件恢復(fù)安裝，給飛機(jī)通電供壓，在機(jī)上進(jìn)行操縱驗證。用手來回扳動力臂調(diào)節(jié)器殼體操縱平尾，能夠感到在力臂調(diào)節(jié)器殼體上有明顯活動間隙。推拉駕駛桿操縱平尾，駕駛桿上感受的操縱活動間隙不明顯。隨后更換了一件耳環(huán)接頭無活動間隙的力臂調(diào)節(jié)器，按以上方法進(jìn)行操作檢查，力臂調(diào)節(jié)器操縱過程中已無活動間隙。

5 故障排除

基于以上故障排查和分析判斷可以確定，力臂調(diào)節(jié)器上耳環(huán)接頭存在徑向活動間隙，以及調(diào)校機(jī)構(gòu)活動桿軸向活動間隙偏大，是造成駕駛桿操縱空行程故障的主要原因。更換力臂調(diào)節(jié)器并調(diào)校電動機(jī)構(gòu)后重新調(diào)試系統(tǒng)，性能合格，經(jīng)飛行員飛行驗證，駕駛桿操縱空行程故障消失。

6 結(jié)論

飛機(jī)出現(xiàn)操縱空行程故障通常與系統(tǒng)零件或機(jī)件磨損以及松動產(chǎn)生活動間隙有關(guān)，且在飛行全過程都會出現(xiàn)操縱異常，通過地面操縱檢查故障能夠復(fù)現(xiàn)。該飛機(jī)在地面系統(tǒng)操縱檢查中故障未復(fù)現(xiàn)，分析應(yīng)是臂調(diào)節(jié)器上耳環(huán)接頭徑向活動間隙較小，故障較為隱蔽所致。在飛機(jī)低速飛行和著陸階段，平尾舵面承受氣動載荷大，對應(yīng)駕駛桿操縱動作轉(zhuǎn)換所需要的操縱力較大；而在高速飛行階段和地面操縱檢查時，平尾舵面氣動載荷較小，動作轉(zhuǎn)換所需的操縱力較小，故操縱空行程故障難以被發(fā)現(xiàn)。飛參記錄系統(tǒng)未反饋出異常操縱信息的原因是飛參傳感器的精度和靈敏度不夠，不足以記錄較小操縱空行程故障信息。

該架飛機(jī)駕駛桿操縱空行程故障的分析和排除，對今后分析處理飛機(jī)操縱系統(tǒng)空行程故障，特別是地面檢查難以復(fù)現(xiàn)的空行程故障具有借鑒作用。

作者簡介

王蹦蹦，高級工程師，主要從事飛機(jī)操縱修理技術(shù)研究工作。

尹偉，高級工程師，主要從事飛機(jī)電氣修理技術(shù)研究工作。