某型飛機(jī)左襟副翼小幅度顫動(dòng)故障分析

■ 郝天昊 郝琦/大連長(zhǎng)豐實(shí)業(yè)總公司

1 故障現(xiàn)象

一架某型飛機(jī)總裝調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，雙系統(tǒng)打壓（未進(jìn)行單系統(tǒng)打壓）時(shí)左襟副翼在任意位置均無法穩(wěn)定停住，即在任意位置固定駕駛桿時(shí)翼面均在穩(wěn)定點(diǎn)附近小幅度往復(fù)顫動(dòng)，周期約0.5s。該故障在廠內(nèi)為首次出現(xiàn)。

經(jīng)檢查，與翼面、作動(dòng)筒和分配機(jī)構(gòu)連接的機(jī)械連桿、拉桿等均無明顯活動(dòng)間隙。與無故障飛機(jī)的分配機(jī)構(gòu)進(jìn)行串件后故障消失，初步確定分配機(jī)構(gòu)本身或其與系統(tǒng)匹配之間出現(xiàn)故障。

2 分配機(jī)構(gòu)檢查情況

將疑似存在故障的分配機(jī)構(gòu)拆返修理車間進(jìn)行檢查，主要性能指標(biāo)與交檢時(shí)一致，說明附件本身不存在性能故障。為防止故障復(fù)現(xiàn)，對(duì)該分配機(jī)構(gòu)進(jìn)行分解、重新裝配和試驗(yàn)，相關(guān)結(jié)果如表1所示。由表1可知，分配機(jī)構(gòu)重新裝配后主要性能指標(biāo)合格，與分解裝配前相比，不靈敏區(qū)不重合度和啟動(dòng)力略有下降。此外，由于該分配機(jī)構(gòu)輸入搖臂的襯套存在劃傷且內(nèi)徑小于標(biāo)準(zhǔn)要求，重新裝配時(shí)對(duì)該輸入搖臂進(jìn)行了更換。

表1 分配機(jī)構(gòu)性能試驗(yàn)結(jié)果

分配機(jī)構(gòu)重新裝配試驗(yàn)后裝機(jī)檢查，顫動(dòng)故障消失。

3 故障原因分析

由于疑似故障件的分配機(jī)構(gòu)經(jīng)檢測(cè)無性能故障，且分解檢查也未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在污染物，初步判斷導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、襟副翼翼面顫動(dòng)故障的可能因素有兩個(gè)：一是分配機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的匹配性不好，穩(wěn)定裕度??；二是分配機(jī)構(gòu)內(nèi)部存在死區(qū)空氣，降低了液壓油的彈性模量。

由于故障發(fā)生時(shí)，飛機(jī)正處于總裝全機(jī)調(diào)試初期，系統(tǒng)中含有空氣是正常的，且不排除系統(tǒng)內(nèi)部存在死區(qū)空氣的可能。但該故障以往并未發(fā)生過，因此合理推測(cè)死區(qū)空氣并不是導(dǎo)致襟副翼顫動(dòng)的唯一因素，很可能是與其他因素疊加而導(dǎo)致了故障的發(fā)生。從分配機(jī)構(gòu)的返修試驗(yàn)情況也可看出，該分配機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)，即使其穩(wěn)定裕度小，也難以作為單一因素導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，對(duì)分配機(jī)構(gòu)的匹配問題進(jìn)行具體分析。

根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]，將襟副翼的操縱模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，如圖1所示。

圖1中，CΔp和Ce分別代表分配機(jī)構(gòu)的壓力和流量增益系數(shù)。其中，Ce與分配機(jī)構(gòu)的流量曲線、最大流量、不靈敏區(qū)、雙系統(tǒng)不靈敏區(qū)不重合度等有關(guān)，CΔp與分配機(jī)構(gòu)的滑閥間隙和摩擦力有關(guān)，滑閥間隙和摩擦力與分配機(jī)構(gòu)的內(nèi)漏量、啟動(dòng)力、摩擦力等有關(guān)。

圖1 襟副翼操縱簡(jiǎn)化模型

根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]給出的穩(wěn)定性判斷公式（見圖2），4個(gè)變量對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有影響，分別是分配機(jī)構(gòu)的壓力和流量增益系數(shù)CΔp和Ce、液壓油的彈性模量N和支座剛度KA。其中，CΔp、N和KA越大越有利于系統(tǒng)穩(wěn)定，Ce越小越有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。

圖2 系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)

經(jīng)檢查，機(jī)械拉桿等均無活動(dòng)間隙，且分配機(jī)構(gòu)輸入搖臂的襯套存在劃傷且內(nèi)徑較小不影響支座剛度KA，可以認(rèn)為支座剛度KA不存在問題。

其余因素具體分析如下：

1）液壓油中的空氣會(huì)降低液壓油的彈性模量N，屬于負(fù)面影響；

2）系統(tǒng)的流量曲線斜率變大會(huì)使Ce變大，屬于負(fù)面影響；

3）不靈敏區(qū)略微變大會(huì)使Ce減小（過大則會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定），對(duì)于穩(wěn)定性屬于正面影響，但會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)變慢，因此對(duì)于系統(tǒng)響應(yīng)速度來說屬于負(fù)面影響；

4）不靈敏區(qū)不重合度變大會(huì)使兩系統(tǒng)中立位置不一致，屬于負(fù)面影響；

5）內(nèi)漏量、啟動(dòng)力、摩擦力增大會(huì)使CΔp變小，屬于負(fù)面影響。

由表1可知，疑似故障件重新裝配后，系統(tǒng)最大流量、雙系統(tǒng)不靈敏區(qū)不重合度和啟動(dòng)力有所下降，均屬于有利于系統(tǒng)穩(wěn)定的變化。疑似故障件分解重裝后，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性存在正向影響，穩(wěn)定裕度增加，附件與系統(tǒng)的匹配性有所改善，尤以雙系統(tǒng)不靈敏區(qū)不重合度的改善最為明顯，從接近上限的0.05降至0.03。該件的不靈敏區(qū)范圍僅為0.08，過大的不靈敏區(qū)不重合度容易造成兩系統(tǒng)中立位置不一致，從而造成附件穩(wěn)定裕度小，與系統(tǒng)的匹配性不好，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

從疑似故障件分解重裝前后的參數(shù)變化和機(jī)上故障排除情況可知，分配機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的匹配性不好、穩(wěn)定裕度小是導(dǎo)致本次襟副翼顫動(dòng)故障的因素之一。此外，疑似故障件重新分解裝配并在機(jī)上安裝后，死區(qū)空氣很可能隨之排出，使液壓油的彈性模量N恢復(fù)正常，這對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定也是有利的。

4 結(jié)論

針對(duì)該飛機(jī)雙系統(tǒng)打壓時(shí)左襟副翼在任意位置均無法穩(wěn)定停住、存在小幅度往復(fù)顫動(dòng)故障進(jìn)行分析，認(rèn)為應(yīng)是分配機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的匹配性不好、穩(wěn)定裕度小、液壓系統(tǒng)內(nèi)存在空氣等因素疊加導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)了不穩(wěn)定。

為預(yù)防同類故障再次發(fā)生，建議采取以下措施：

1）分配機(jī)構(gòu)在車間修理時(shí)，應(yīng)將雙系統(tǒng)不靈敏區(qū)不重合度盡量調(diào)整至0.04以下，避免接近0.06上限；其他性能指標(biāo)如內(nèi)漏量、啟動(dòng)力、摩擦力、流量曲線偏差等也應(yīng)盡量調(diào)整至接近該類產(chǎn)品的平均數(shù)據(jù)，不宜過大，以提高附件的穩(wěn)定裕度，避免出現(xiàn)匹配問題而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2）在總裝調(diào)試打壓時(shí)應(yīng)做好液壓系統(tǒng)的排氣工作，特別是對(duì)于分配機(jī)構(gòu)等容易產(chǎn)生死區(qū)空氣的部位，應(yīng)通過擰松導(dǎo)管螺帽的方式排除空氣，必要時(shí)可對(duì)附件重新安裝。