某型飛機(jī)抖動(dòng)故障分析與改進(jìn)

杜琛瑋

（中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，陜西 西安710089）

隨著某型國(guó)產(chǎn)飛機(jī)用戶的增多及外場(chǎng)飛機(jī)服役年限的增加，近年來(lái)多次發(fā)生飛機(jī)抖動(dòng)故障。該故障的發(fā)生對(duì)航空公司的運(yùn)營(yíng)造成了極大的困擾，且嚴(yán)重影響了飛機(jī)的品牌聲譽(yù)。飛機(jī)抖動(dòng)故障如果不及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致零部件磨損、疲勞，最終導(dǎo)致零部件失效，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作和飛機(jī)飛行安全[1-2]。因此，必須及時(shí)對(duì)飛機(jī)抖動(dòng)故障做出診斷并修復(fù)故障件以消除對(duì)飛機(jī)飛行安全的影響，并從故障原因入手，制定合適的改進(jìn)措施，以降低此類(lèi)故障發(fā)生的可能。

1 某型飛機(jī)抖動(dòng)原因分析

1.1 故障樹(shù)分析

飛機(jī)抖動(dòng)的故障樹(shù)如圖1。

圖1 飛機(jī)抖動(dòng)故障樹(shù)

1.2 原因分析

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[3-4]。根據(jù)故障樹(shù)的分析，飛機(jī)本身缺陷造成的抖動(dòng)主要分為以下幾類(lèi)，詳細(xì)分類(lèi)見(jiàn)表1。

表1 抖動(dòng)故障分析表

2 某型飛機(jī)抖動(dòng)故障實(shí)例分析

2.1 抖動(dòng)故障實(shí)例分析一

2014年8月3日航后機(jī)組反映飛機(jī)飛行過(guò)程中抖動(dòng)明顯。航空公司在故障發(fā)生后已按照飛機(jī)故障分析手冊(cè)的要求檢查了螺旋槳?jiǎng)悠胶庹饎?dòng)值和發(fā)動(dòng)機(jī)減震系統(tǒng)，均未發(fā)現(xiàn)異常。根據(jù)當(dāng)日飛行機(jī)組的反饋，在起飛和著陸階段并沒(méi)有明顯的抖動(dòng)現(xiàn)象，因此基本排除了起落架艙門(mén)間隙、襟翼操縱系統(tǒng)軸承磨損或襟翼作動(dòng)筒卡滯導(dǎo)致飛機(jī)抖動(dòng)的可能。機(jī)組反映抖動(dòng)發(fā)生在巡航階段轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，抖動(dòng)發(fā)生時(shí)由自動(dòng)駕駛儀控制飛行，機(jī)組為了排除自動(dòng)駕駛儀的故障當(dāng)即斷開(kāi)了自動(dòng)駕駛儀使用人工操縱飛行。隨后發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)駕駛儀接通或斷開(kāi)并沒(méi)能影響飛機(jī)的抖動(dòng)，故障現(xiàn)象依然存在。機(jī)組感覺(jué)抖動(dòng)的方向主要為橫向且客艙和后貨艙的感覺(jué)更為明顯。

結(jié)合以上情況，可將故障定性在飛機(jī)操縱系統(tǒng)故障導(dǎo)致的飛機(jī)抖動(dòng)，具體排故方案如下：首先，要求航空公司詳細(xì)檢查副翼和副翼調(diào)整片操縱系統(tǒng)以及方向舵和方向舵調(diào)整片操縱系統(tǒng)是否存在空行程、舵面是否存在活動(dòng)間隙。其次，重點(diǎn)檢查副翼和副翼調(diào)整片、方向舵和方向舵調(diào)整片舵面懸掛點(diǎn)處關(guān)節(jié)軸承的磨損情況以及副翼調(diào)整片、方向舵調(diào)整片最后一級(jí)連接拉桿上的軸承磨損情況。

經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)方向舵調(diào)整片操縱系統(tǒng)存在舵面活動(dòng)間隙，方向舵調(diào)整片最后一級(jí)連接拉桿上的軸承銹蝕及磨損情況嚴(yán)重，航空公司更換了方向舵調(diào)整片拉桿，并對(duì)各操縱系統(tǒng)活動(dòng)關(guān)節(jié)處進(jìn)行潤(rùn)滑，隨后進(jìn)行試飛試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消除。從返廠的故障件可以看出，圖2位置處的關(guān)節(jié)軸承內(nèi)環(huán)與外環(huán)已經(jīng)脫出，故障件如圖3所示。

2.2 抖動(dòng)故障實(shí)例分析二

2015年9月5日航后機(jī)組反映飛機(jī)飛行過(guò)程中抖動(dòng)明顯。通過(guò)與當(dāng)日飛行機(jī)組溝通，了解到故障現(xiàn)象如下：飛機(jī)在巡航階段出現(xiàn)了橫向的抖動(dòng)，抖動(dòng)發(fā)生時(shí)自動(dòng)駕駛儀處于接通狀態(tài)，隨后機(jī)組斷開(kāi)自動(dòng)駕駛儀人工操縱飛行，故障現(xiàn)象依然存在。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和飛機(jī)飛行速度的改變無(wú)法消除抖動(dòng)的現(xiàn)象。航后檢查發(fā)現(xiàn)方向舵調(diào)整片舵面存在活動(dòng)間隙，方向舵調(diào)整片拉桿上的軸承有輕微磨損，方向舵調(diào)整片懸掛點(diǎn)處軸承磨損較嚴(yán)重，且螺栓連接點(diǎn)間隙超出了手冊(cè)要求。航空公司根據(jù)檢查結(jié)果，更換了方向舵調(diào)整片拉桿上的軸承和懸掛點(diǎn)處的軸承，隨后對(duì)方向舵調(diào)整片系統(tǒng)活動(dòng)關(guān)節(jié)處進(jìn)行了潤(rùn)滑。上述工作完成后，方向舵調(diào)整片舵面活動(dòng)間隙消除，飛機(jī)試飛過(guò)程中也再未出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。

3 某型飛機(jī)抖動(dòng)故障典型故障現(xiàn)象及原因分析

從該型飛機(jī)的可靠性監(jiān)控報(bào)告統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，飛機(jī)外場(chǎng)運(yùn)營(yíng)至今，抖動(dòng)故障共出現(xiàn)13次，其中有11次通過(guò)對(duì)飛行操縱系統(tǒng)的調(diào)整和潤(rùn)滑消除了飛機(jī)的抖動(dòng)。

導(dǎo)致該型飛機(jī)抖動(dòng)的主要原因即上述兩個(gè)故障實(shí)例中所提到的調(diào)整片拉桿上軸承和舵面懸掛點(diǎn)處軸承的磨損。此類(lèi)軸承安裝于非氣密區(qū)，經(jīng)常暴露在惡劣的外部環(huán)境中，水、灰塵、鹽霧等都會(huì)加快潤(rùn)滑脂的流失與干結(jié)。方向舵調(diào)整片拉桿上的關(guān)節(jié)軸承不但與結(jié)構(gòu)支架的連接間隙較小，且操作位置較高，需要站在水平尾翼上才能潤(rùn)滑，易使軸承潤(rùn)滑不到位。該潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑周期是400FH，如此頻繁的維護(hù)依然不能滿足需求。

4 改進(jìn)措施

鑒于潤(rùn)滑脂流失干結(jié)以及水和鹽霧腐蝕導(dǎo)致的軸承磨損是飛機(jī)抖動(dòng)的主要原因，因此決定使用自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承替代原方向舵調(diào)整片拉桿上的普通關(guān)節(jié)軸承，以避免因軸承異常磨損導(dǎo)致的飛機(jī)抖動(dòng)故障。自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承技術(shù)成熟，在波音、空客、C919等機(jī)型廣泛使用，其耐磨及耐腐蝕性能好，使用壽命長(zhǎng)，在使用過(guò)程中不需要進(jìn)行額外的潤(rùn)滑保養(yǎng)工作[5]。相比常見(jiàn)的普通關(guān)節(jié)軸承，其潤(rùn)滑保養(yǎng)的要求相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠。

為了降低現(xiàn)役飛機(jī)改裝難度，新的關(guān)節(jié)軸承在外形尺寸及安裝要求上與UC6關(guān)節(jié)軸承尺寸完全一致，同時(shí)需滿足AS 81820標(biāo)準(zhǔn)。改進(jìn)過(guò)程中新研制的自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行了徑向靜載荷試驗(yàn)、軸向靜載荷試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)及試飛試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均能滿足設(shè)計(jì)要求。外場(chǎng)飛機(jī)在換裝自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承后，整機(jī)群的飛機(jī)抖動(dòng)故障頻率明顯降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)抖動(dòng)故障一般均由機(jī)組反映，對(duì)抖動(dòng)現(xiàn)象描述也不盡相同。在機(jī)身抖動(dòng)排故過(guò)程中，我們也時(shí)常會(huì)遇到“飛機(jī)在巡航狀態(tài)機(jī)身抖動(dòng)”此類(lèi)簡(jiǎn)單的故障描述。但是實(shí)際上飛機(jī)抖動(dòng)故障，表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象是多樣的，如橫向或縱向、高頻或低頻，發(fā)生時(shí)間階段也可能是起飛、爬升、巡航或下降任何一個(gè)階段，抖動(dòng)可能還同時(shí)伴隨噪音等等[6]。而排故過(guò)程中這些細(xì)節(jié)的故障現(xiàn)象往往是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。利用技術(shù)成熟的自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承替代普通關(guān)節(jié)軸承，在減少潤(rùn)滑保養(yǎng)工作的同時(shí)，能夠大大提高軸承的耐磨及耐腐蝕性能，對(duì)于減少由于軸承磨損造成系統(tǒng)間隙增大導(dǎo)致的飛機(jī)抖動(dòng)故障有明顯的作用。