波音737系列飛機(jī)主操縱舵面維修配平探究

摘要：論述了波音737系列飛機(jī)主操縱舵面的配平原因和方法，探討了舵面配平后飛行測試的相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：波音737系列飛機(jī)；主操縱舵面；配平；試飛

Keywords：B737 series aircrafts；primary control surface；balance；flight test

0 引言

波音737系列飛機(jī)采用鋼索控制、液壓助力的方式實現(xiàn)副翼、升降舵、方向舵等主要舵面的操縱，這些舵面的配平狀態(tài)對飛機(jī)的飛行特性和操縱性能起著至關(guān)重要的作用。在飛機(jī)運營期間，應(yīng)始終保持所有舵面處于正確配平狀態(tài)，特別是在對這些操縱舵面進(jìn)行修理、噴漆等維修工作后，必須嚴(yán)格按照手冊要求進(jìn)行配平，否則會給飛行帶來嚴(yán)重的安全隱患。

1 配平的重要性

飛機(jī)在空中高速飛行時，操縱面偏轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生巨大的鉸鏈力矩，鉸鏈力矩的大小影響到駕駛員的桿力特性和助力器的功率。因此，在飛機(jī)設(shè)計階段，OEM已經(jīng)采取了必要的措施對鉸鏈力矩進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得合適的操縱力矩，使飛機(jī)具備良好的操縱特性。波音737系列飛機(jī)主要采用了移軸補(bǔ)償、內(nèi)封補(bǔ)償、角式補(bǔ)償和配平調(diào)整片等方式進(jìn)行鉸鏈力矩的補(bǔ)償（見圖1）。這些補(bǔ)償方式配合使用，結(jié)合主翼面、操縱面的幾何形狀，機(jī)構(gòu)的傳動比，以及舵面間隙和壓縮性等各方面參數(shù)，可使各操縱舵面具備良好的質(zhì)量特性和操縱特性，保證飛機(jī)在空中各種復(fù)雜氣動狀態(tài)和機(jī)動飛行中不會發(fā)生顫振。

因此，操縱舵面在修理或噴漆等工作完成后必須正確配平，使其質(zhì)量特性和操縱性能恢復(fù)到設(shè)計要求范圍內(nèi)。

2 配平方法

在波音737NG飛機(jī)SRM中將操縱舵面分成兩類，一類是可以通過調(diào)整配重塊滿足靜平衡限制的舵面（Category I），一類是只有重量限制且不可調(diào)整的舵面（Category II）。SRM手冊中同時給出了兩種配平方法：夾具（balance jig，也譯作平衡架）配平和計算配平。操縱舵面的分類及配平方法如表1所示。

夾具配平是將舵面拆下后，置于一套專用設(shè)備上，通過對應(yīng)讀數(shù)測出舵面的靜平衡力矩，該方法精度高，但需要拆裝舵面和準(zhǔn)備各項配平所需的工具設(shè)備，要有足夠的時間和場地完成相關(guān)工作，耗費人力和航材。

計算配平方法一般用在舵面修理、重新噴漆后，根據(jù)修理材料、漆層的重量和修理的重心位置等數(shù)據(jù)計算出舵面的靜平衡力矩變化量，與修理或噴漆前的靜平衡力矩相加，得出最終靜平衡力矩，這種方法無需拆裝舵面，節(jié)省了人力，但存在一定的誤差，且手冊要求的限制范圍更小，例如，737NG副翼如果使用夾具配平，允許力矩范圍是-30.70～-2.50lbf？in （-3.47～-0.28N？m），而如果使用計算方法，則允許力矩范圍是-30.70～-6.00lbf？in（-3.47～-0.68N？m）。此外，為了防止計算誤差的累積，737CL手冊要求只能連續(xù)使用兩次計算配平的方法，在第三次修理或噴漆時必須在夾具上配平，雖然737NG手冊并沒有該要求，但仍建議計算配平的方法不要連續(xù)使用超過兩次。

上述兩種配平方法各有優(yōu)劣，手冊中給出了具體的施工步驟和算例，此處不再贅述。在實際維修過程中，可根據(jù)工期、現(xiàn)場條件等因素選用合適的配平方法。

副翼平衡板和升降舵平衡板屬于第II類舵面，手冊給出了重量限制范圍，使用滿足精度要求的秤稱得其重量即可；如果重量超限，不能通過增減配重塊調(diào)整，只能更換。不過，平衡板處于結(jié)構(gòu)內(nèi)部，發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷的可能性極小。對于副翼調(diào)整片和升降舵調(diào)整片，手冊給出了重量限制，不同的重量對應(yīng)著不同數(shù)量的配重塊，在稱出其重量后，應(yīng)查看已安裝在位的配重塊數(shù)量并根據(jù)手冊要求調(diào)整至規(guī)定數(shù)量。對于線號在1～1174之間且未執(zhí)行過SB 737-55A1080和SB 737-55A1082的737NG飛機(jī)和所有737CL飛機(jī)，僅需稱重即可；對于其他737NG飛機(jī)，除稱重外還需要進(jìn)行夾具配平，確保其重量和靜平衡力矩均滿足手冊要求。

各操縱舵面一般位于翼面后緣，運行過程中容易遭遇雷擊、鳥擊等意外損傷。航線上發(fā)現(xiàn)舵面有雷擊等意外損傷并完成修理后，建議使用計算配平方法，可避免因很小的修理工作導(dǎo)致的舵面拆裝，大大減少飛機(jī)的停場時間。在飛機(jī)定檢等條件允許情況下，建議使用夾具配平，將實際重量或力矩配平至允許范圍的中間值附近，為后續(xù)發(fā)生修理或噴漆時預(yù)留足夠的裕度。無論采用何種方法進(jìn)行配平工作，都應(yīng)該在維修記錄中和舵面的銘牌上記錄配平結(jié)果、配平方法和配平時間等信息。

值得注意的是，操縱舵面上預(yù)留的配重塊安裝位置是有限的，隨著修理和噴漆次數(shù)的增加，配重塊數(shù)量可能達(dá)到上限而仍無法滿足重量或力矩要求，這種時候可以對該舵面進(jìn)行徹底褪漆后再次配平。如果仍無法滿足要求，則需要聯(lián)系波音或更換該舵面。

3 試飛要求

鑒于主操縱舵面的重要性，在對其進(jìn)行修理、噴漆等各項維修工作后，可能需要進(jìn)行飛行試驗，以確定其質(zhì)量特性和操縱性能。根據(jù)AMM要求，控制桿長度、舵面配重塊以及調(diào)整片配重塊數(shù)量有任何變動，都必須進(jìn)行試飛。由于各營運人對試飛的要求不盡相同，且試飛涉及運控、機(jī)場等各相關(guān)職能部門，因此，在進(jìn)行主要操縱舵面的維修工作前，應(yīng)結(jié)合維修手冊和公司程序等各方面要求進(jìn)行綜合評估，確定試飛科目，并提前向有關(guān)部門提交申請。

4 結(jié)束語

操縱舵面的配平對其質(zhì)量特性和飛行安全有重要影響，在配平過程中，MRO應(yīng)嚴(yán)格遵守手冊中的相應(yīng)要求，使用正確的配平方法、工具和步驟執(zhí)行相關(guān)工作，并做好維修記錄。同時，建議運營人對各個舵面的配平數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，對舵面配平數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤控制，以便為后續(xù)的配平工作提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] Boeing. Boeing 737CL Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-9.

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[3] Boeing. Boeing 737CL Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.

[4] Boeing. Boeing 737NG Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.

[5] 飛機(jī)設(shè)計手冊 第6冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，2002.

作者簡介

宓寶啟，工程師，主要從事波音737系列、空客A320系列、巴航ERJ190等國內(nèi)主流窄體客機(jī)定檢支援和改裝設(shè)計等相關(guān)工作。