某型飛機(jī)機(jī)輪與輪艙導(dǎo)管干涉原因分析及解決辦法

張旭 楊鵬

摘要：本文介紹了某型飛機(jī)飛行后機(jī)輪與導(dǎo)管相干涉的問題。當(dāng)主起機(jī)輪未安裝到位時(shí)，飛機(jī)在滑跑過程中機(jī)輪繞軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿軸向產(chǎn)生擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡展開到平面為一條周期性S形曲線。假定機(jī)輪直徑1100mm，未安裝到位的機(jī)輪擺動(dòng)角度的極限值為2.13°，此時(shí)機(jī)輪輪緣處在軸方向的擺動(dòng)幅度達(dá)20.46mm；通常情況下，原機(jī)上位鎖導(dǎo)管與機(jī)輪內(nèi)側(cè)之間間隙不小于50mm，但新制導(dǎo)管一般比原機(jī)導(dǎo)管長。當(dāng)兩種情況同時(shí)發(fā)生時(shí)，機(jī)輪輪胎內(nèi)邊緣與導(dǎo)管就出現(xiàn)相互干涉，長時(shí)間磨損可能導(dǎo)致機(jī)輪爆胎、導(dǎo)管破裂，從而影響飛機(jī)安全。

關(guān)鍵詞：起落架；機(jī)輪；擺動(dòng)；導(dǎo)管；干涉

Keywords：landing gear；wheel；swing；conduit；interference

1 機(jī)輪擺振與導(dǎo)管干涉

起落架屬于飛機(jī)的起飛著陸裝置，其功用是保證飛機(jī)的起飛滑跑、著陸滑行，并吸收著陸及地面運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的撞擊和跳動(dòng)能量。在飛機(jī)著陸滑跑過程時(shí)，從機(jī)輪觸地開始，機(jī)輪與地面之間出現(xiàn)復(fù)雜的交變載荷激勵(lì)[1]。當(dāng)機(jī)輪安裝不到位時(shí)，機(jī)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，飛機(jī)在滑跑前進(jìn)方向上就產(chǎn)生交變的擺動(dòng)，會(huì)在跑道上留下一條S形曲線，這種搖擺作用的運(yùn)動(dòng)叫做機(jī)輪擺振[2，3]。機(jī)輪產(chǎn)生擺振時(shí)，起落架會(huì)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)烈抖動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致起落架和機(jī)體的結(jié)構(gòu)損壞[4]。

目前，大多數(shù)飛機(jī)起落架為前三點(diǎn)式，主起落架輪艙內(nèi)除了有能容納主起落架的空間外，還有供起落架作動(dòng)的液壓導(dǎo)管，這些導(dǎo)管分布于輪艙內(nèi)側(cè)或前端。當(dāng)起落架收起后，部分導(dǎo)管位于主起落架機(jī)輪中間。導(dǎo)管與起落架之間應(yīng)保持足夠間隙，但當(dāng)輪艙導(dǎo)管偏長以及機(jī)輪擺動(dòng)時(shí)，輪艙內(nèi)導(dǎo)管與機(jī)輪之間會(huì)出現(xiàn)相互干涉現(xiàn)象。本文對這種故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，并通過試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)了故障。

2 故障分析

某型飛機(jī)飛行后檢查，發(fā)現(xiàn)右主起落架后輪組外側(cè)輪胎內(nèi)邊緣存在環(huán)形磨痕，如圖1a）所示，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)右主起落架輪艙內(nèi)一段上位鎖導(dǎo)管有磨損痕跡，導(dǎo)管外表面局部漆層已脫落，如圖1b）所示。

圖1中的導(dǎo)管是主起落架上位鎖開鎖導(dǎo)管，當(dāng)起落架方向系統(tǒng)供壓后，液壓油從液壓系統(tǒng)通過該導(dǎo)管進(jìn)入上位鎖中使上位鎖開鎖。該導(dǎo)管位于主起落架輪艙前端正中間位置，凸起端朝向外側(cè)，材料為20#鋼。當(dāng)主起落架收起后，導(dǎo)管恰好處于主起落架后輪組機(jī)輪之間，通常情況下該導(dǎo)管凸起端距機(jī)輪輪胎距離不小于50mm。

圖1中的機(jī)輪為主起落架機(jī)輪，固定于主起落架小車架兩側(cè)，用于支撐飛機(jī)，供飛機(jī)在地面起飛、著陸、滑行與制動(dòng)。

2.1 原因分析

飛機(jī)滑跑起飛后，機(jī)輪仍處于轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，主起落架收起后，隨著小車架翻轉(zhuǎn)進(jìn)入輪艙，上位鎖導(dǎo)管正好處于主起落架后輪組之間。由于上位鎖外側(cè)導(dǎo)管為上次大修時(shí)新制導(dǎo)管，新導(dǎo)管比原機(jī)導(dǎo)管長，在導(dǎo)管定型時(shí)，凸起頂點(diǎn)比原機(jī)導(dǎo)管更靠近外側(cè)機(jī)輪。在設(shè)計(jì)之初該導(dǎo)管與收起狀態(tài)下的起落架機(jī)輪支架間隙較大，因此更換新導(dǎo)管無其他影響，但在飛機(jī)飛行一定小時(shí)數(shù)后進(jìn)行外場維護(hù)時(shí)，機(jī)務(wù)人員對主起落架機(jī)輪進(jìn)行了更換，安裝機(jī)輪時(shí)機(jī)輪未安裝到位。飛機(jī)滑跑過程中，機(jī)輪一邊繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊沿軸向擺動(dòng)。飛機(jī)離地后，由于機(jī)輪依靠慣性仍處于邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，造成起落架收起后原本處于后輪組之間的上位鎖導(dǎo)管與機(jī)輪產(chǎn)生了周期性摩擦，從而造成圖1所示故障的發(fā)生。

該機(jī)輪未安裝到位的原因是慣性傳感器齒輪與機(jī)輪內(nèi)部配合齒未嚙合，如圖2所示。

機(jī)輪內(nèi)部與慣性傳感器配合的齒輪齒厚為8mm，安裝機(jī)輪時(shí)，機(jī)輪內(nèi)部配合齒并未進(jìn)入慣性傳感器兩齒之間（見圖2），用花螺母將機(jī)輪固定后經(jīng)過滑跑飛行，機(jī)輪與慣性傳感器發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)輪內(nèi)部配合齒進(jìn)入慣性傳感器兩齒之間，機(jī)輪沿軸向存在8mm的軸向活動(dòng)空間。機(jī)輪齒輪外徑為215mm，機(jī)輪平面偏轉(zhuǎn)極限角度達(dá)2.13°，輪緣在水平位移幅值為20.46mm，如圖3所示。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

機(jī)輪擺振的危害：機(jī)輪的擺振運(yùn)動(dòng)增大了機(jī)輪所受的交變應(yīng)力，對起落架造成疲勞損傷，縮短壽命，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致起落架損壞，甚至機(jī)毀人亡。

機(jī)輪爆胎的危害：機(jī)輪與導(dǎo)管相磨導(dǎo)致機(jī)輪邊緣出現(xiàn)一條環(huán)狀磨損區(qū)域，該處輪胎壁厚變薄。當(dāng)輪胎厚度達(dá)到安全極限后，飛機(jī)著陸時(shí)主起機(jī)輪后輪組先與地面接觸，接觸瞬間后輪組輪胎壓激增，極有可能發(fā)生爆胎，使飛機(jī)失穩(wěn)沖出跑道，造成不可估量的損傷。

導(dǎo)管磨損的危害：輪胎為橡膠件，導(dǎo)管為20#鋼，單輪胎與導(dǎo)管相磨，磨損部位是同一位置，長期磨損導(dǎo)致導(dǎo)管該位置處壁厚變薄，液壓系統(tǒng)工作時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)壓力突增，極有可能導(dǎo)致導(dǎo)管磨損部位破裂，液壓系統(tǒng)壓力驟失，液壓系統(tǒng)無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)危害飛機(jī)安全。

3 預(yù)防措施

3.1 導(dǎo)管檢查

檢查輪艙內(nèi)導(dǎo)管外觀，輪艙導(dǎo)管是否有均勻漆層保護(hù)，導(dǎo)管漆層是否有磨損脫落；檢查機(jī)輪磨損情況，定期檢查輪胎非著陸點(diǎn)處的非正常磨損。

3.2 機(jī)輪安裝檢查

檢查機(jī)輪安裝是否到位，頂起飛機(jī)，當(dāng)主起落架機(jī)輪離地后，用力晃動(dòng)輪胎，如輪胎出現(xiàn)較大晃動(dòng)即晃動(dòng)幅度超過1mm時(shí)，應(yīng)重新對該機(jī)輪進(jìn)行安裝調(diào)試。

3.3 起落架收放檢查

主起落架收起后，檢查機(jī)輪與輪艙內(nèi)導(dǎo)管之間的間隙。在起落架系統(tǒng)收放過程中對該處間隙進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡佳圻.飛機(jī)起落架擺振動(dòng)力學(xué)分析及其非線性問題研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2015.

[2] M John. An Investigation of Landing Gear Shimmy：Tirre Models，Tire Test Methodlogies，Analysis and Parameter Studies [R]. SAE Technical Papers，1999.

[3]周進(jìn)雄，諸德培.飛機(jī)機(jī)輪參數(shù)擺振穩(wěn)定性及其若干影響因素[J].振動(dòng)與沖擊，1998，17（4）：26-29.

[4] E Staff. Landing Gear Topped List of Aircraft Systems Involved in Accidents During 35-Year Period [Z]. 1994-12.