起落架收放系統(tǒng)典型故障研究

0 引言

起落架收放系統(tǒng)是飛機(jī)的一個(gè)至關(guān)重要的系統(tǒng)，在飛機(jī)著陸及地面滑跑過程中起著重要的作用，它的正常工作與否對飛機(jī)的安全不容忽視。起落架系統(tǒng)故障主要會導(dǎo)致飛機(jī)著陸沖偏出跑道、飛機(jī)中斷起飛等事件，更嚴(yán)重的可能會因起落架無法放下導(dǎo)致機(jī)腹著地迫降，嚴(yán)重危及飛行安全

。因此結(jié)合典型案例對起落架系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，進(jìn)而提高飛機(jī)起落架系統(tǒng)的可靠性、安全性和有效性，對于飛行安全顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)整體簡介

該型飛機(jī)的起落架系統(tǒng)為可收放的前三點(diǎn)式起落架。完成起落架收放功能的部件及系統(tǒng)主要有起落架選擇手柄、專用液壓控制系統(tǒng)組件(包含液壓泵、液壓泵電機(jī)馬達(dá)、繼電器、壓力電門、液壓蓄壓器、收上及放下電磁電門等)、前起落架收放作動(dòng)筒、主起落架收放作動(dòng)筒、起落架支柱組件、收放撐桿以及機(jī)輪組件等，見圖1。起落架的收放動(dòng)作的完成需要液壓系統(tǒng)保持一定的壓力，主要的作用部件是系統(tǒng)壓力電門。如果系統(tǒng)內(nèi)的壓力低于96.5 bar(1400psi)時(shí)，壓力電門使液壓泵電路接通，液壓泵工作，給系統(tǒng)打壓；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力高于113.8 bar(1650psi)時(shí)，壓力電門斷開，液壓泵停止工作；因此壓力電門的通斷使泵按需工作，用于將系統(tǒng)的壓力保持在1400-1650psi，液壓蓄壓器將維持系統(tǒng)壓力無需液壓泵工作，以滿足起落架收放功能的正常實(shí)現(xiàn)。液壓油路的流向由收上及放下電磁電門來控制。收上電磁活門通電時(shí)，接通液壓泵到收放作動(dòng)筒活塞收上側(cè)的油路，斷電時(shí)，接通收放作動(dòng)筒活塞收上側(cè)到液壓油存儲罐的油路。放下電磁活門通電時(shí)，接通收放作動(dòng)筒活塞放下側(cè)到液壓油存儲罐的油路，斷電時(shí)，接通液壓泵到收放作動(dòng)筒活塞放下側(cè)的油路。

起落架收放作動(dòng)筒在相應(yīng)的起落架艙內(nèi)，系統(tǒng)正常工作時(shí)，起落架收放作動(dòng)筒利用液壓油壓力收放飛機(jī)起落架。每個(gè)起落架支柱都有一個(gè)收放撐桿，固定在起落架支柱和周邊結(jié)構(gòu)上的收放撐桿打開和鎖住放下位置的支柱。彈簧作動(dòng)閉鎖機(jī)構(gòu)托住機(jī)械鎖位置的收放撐桿。起落架的正常放下和收起通過飛機(jī)駕駛艙儀表板上的起落架選擇手柄電氣操縱，由飛機(jī)的主液壓系統(tǒng)來完成。起落架液壓系統(tǒng)將起落架保持在收上位置；當(dāng)起落架放下時(shí)，通過下位機(jī)械鎖鎖定在放下位

。起落架的位置狀態(tài)是通過靠近起落架選擇手柄儀表板上的四個(gè)LED指示燈來顯示。

1.2 系統(tǒng)工作模式簡介

該型飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)工作模式主要包括正常收起、正常放下和應(yīng)急放下。

1、正常收起工作模式

當(dāng)前，我國在工業(yè)制造業(yè)中，除了重視生產(chǎn)效率和質(zhì)量外，同樣重視環(huán)境保護(hù)，倡導(dǎo)綠色生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)理念是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要政策。機(jī)械設(shè)計(jì)制造生態(tài)化發(fā)展的實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在資源的合理有效利用和環(huán)境保護(hù)上。在當(dāng)前信息技術(shù)背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造應(yīng)不斷采用新技術(shù)，兼顧社會福利和經(jīng)濟(jì)效益，重視環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)綠色機(jī)械設(shè)計(jì)制造公關(guān)。此外，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化技術(shù)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。以提高資源的利用率和節(jié)約能源。

經(jīng)檢查，該機(jī)座艙端的應(yīng)急放手柄在收上位時(shí)，位于飛機(jī)后艙液壓組件上的應(yīng)急放活門操縱搖臂不在活門通斷機(jī)構(gòu)的關(guān)閉位置(見圖4上圖)，正常的位置應(yīng)如圖4下圖所示。且手柄端鋼絲被壓緊的一側(cè)表面有輕微滑痕。

2、正常放下工作模式

飛行中，將起落架選擇手柄放“DOWN”位(放下位)，放下電磁活門接通液壓泵到作動(dòng)筒活塞放下側(cè)的油路，收上電磁活門接通作動(dòng)筒活塞收上側(cè)到液壓油箱的油路，作動(dòng)筒朝放下方向移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)起落架放下，靠收放撐桿上鎖機(jī)構(gòu)的彈簧壓力將撐桿鎖定，確保起落架處于放下鎖定狀態(tài)。

同伴閱讀活動(dòng)，受益的不僅是低年級學(xué)生，高年級的同學(xué)收獲也很多。他們認(rèn)識到二年級的小同學(xué)并不像想的那樣頭腦簡單，他們也有思想，他們也會思考，做他們的“老師”也有壓力，要敦促自己不斷提高水平。同伴閱讀讓同學(xué)們感到自己擁有知識值得驕傲，但是更值得驕傲的是能把自己的知識以別人樂于接受的方式傳授給他人。每次參與同伴閱讀，“小老師”都特別開心，覺得自己被需要，很有價(jià)值。

應(yīng)急放系統(tǒng)是讓飛行員在正常收放系統(tǒng)有故障情況下，通過應(yīng)急液壓操縱將起落架放下。每個(gè)起落架支柱收放撐桿上都有彈簧載荷機(jī)構(gòu)可將支柱鎖在放下位置。起落架應(yīng)急放系統(tǒng)的主要部件為起落架應(yīng)急放活門。應(yīng)急放活門位于液壓控制器上并由應(yīng)急放手柄控制，應(yīng)急放活門工作(處在應(yīng)急放位置)時(shí)，從作動(dòng)筒回流的液壓油被旁路進(jìn)入作動(dòng)筒調(diào)節(jié)活門，應(yīng)急放手柄在駕駛艙左側(cè)，儀表板下面。應(yīng)急放活門置于“應(yīng)急”位置時(shí)，應(yīng)急放活門上的微動(dòng)電門將液壓泵隔離。

當(dāng)正常放起落架系統(tǒng)出故障時(shí)，飛行人員應(yīng)使用應(yīng)急系統(tǒng)來放起落架，飛行員需操作應(yīng)急放手柄，應(yīng)急操作手柄打開位于液壓系統(tǒng)控制組件上的應(yīng)急放活門，座艙端應(yīng)急放手柄和應(yīng)急放活門操縱搖臂通過一根鋼絲連接，鋼絲會帶動(dòng)應(yīng)急放活門搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度后，搖臂中心桿的凸輪下壓應(yīng)急放活門頂部的通斷機(jī)構(gòu)使應(yīng)急放活門打開，再轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后搖臂外側(cè)凸輪與微動(dòng)電門脫開以斷開液壓泵電源，起落架靠重力落下鎖定，收放作動(dòng)筒收上腔一側(cè)的液壓油通過旁通活門經(jīng)應(yīng)急放活門流回液壓油箱。每個(gè)起落架支柱放下時(shí)，相連的收放撐桿展開，張力彈簧使收放撐桿完全展開并鎖定到位，從而保持放下的起落架支柱完全處于放下鎖定位，相關(guān)系統(tǒng)工作原理見圖2。

飛行中，將起落架選擇手柄放“UP”位(收上位)，電流通過左支柱電門到收上電磁活門形成通路，收上電磁活門通電，接通液壓泵到作動(dòng)筒活塞收上側(cè)的油路；放下電磁活門因差動(dòng)開關(guān)開路，接通液壓泵到作動(dòng)筒活塞放下側(cè)的油路。因作動(dòng)筒活塞兩側(cè)受力面積不同，收上側(cè)的壓力大于放下側(cè)，壓差驅(qū)使作動(dòng)筒朝收上的方向移動(dòng)，解鎖撐桿閉鎖機(jī)構(gòu)，使收放撐桿隨起落架一并收進(jìn)起落架艙

。

4、起落架位置指示

在第一種情況下，負(fù)載的變化對極點(diǎn)的位置沒有顯著的影響，因此在這兩種情況下，說明了控制模型具有良好的魯棒性。

在起落架收上或放下運(yùn)動(dòng)過程中，紅色的不安全指示燈會點(diǎn)亮，綠色的指示燈熄滅：當(dāng)起落架選擇手柄置于“收上位”時(shí)，如果一個(gè)或多個(gè)起落架沒有完全收上，紅色指示燈將保持亮；當(dāng)起落架選擇手柄置于“放下位”時(shí)，如果一個(gè)或多個(gè)起落架沒有完全放下鎖定，紅色指示燈將保持亮，相對應(yīng)起落架綠色指示燈也不亮；按壓測試開關(guān)，紅色和綠色的指示燈均亮，同時(shí)起落架音頻警告喇叭也將發(fā)出音響警告。

3、應(yīng)急放下工作模式

2 典型故障分析

2.1 故障描述

2021年某月某日，該機(jī)型某機(jī)號飛機(jī)執(zhí)行定檢后本場試飛檢查，飛機(jī)在約6000英尺的高度完成 起落架應(yīng)急放下功能測試后，起落架處于放下鎖好狀態(tài)，在機(jī)組將應(yīng)急放下操縱手柄復(fù)位后起落架不能正常收上，機(jī)組重新操縱應(yīng)急放手柄實(shí)施應(yīng)急放起落架流程，并再次復(fù)位應(yīng)急放手柄至收上位，起落架仍不能收上，隨后機(jī)組將起落架選擇手柄置于放下位，檢查確認(rèn)起落架處于已放下鎖好后狀態(tài)后安全著陸。

2.2 檢查情況

通過上述平臺，一方面完成對高校圖書館學(xué)術(shù)信息資源的存儲；另一方面完成對學(xué)術(shù)信息資源的挖掘。通過這種海量挖掘的方式，并結(jié)合各種挖掘算法，進(jìn)而完成對高校圖書館學(xué)術(shù)資源的共享。

應(yīng)急放手柄的鋼絲僅通過一個(gè)壓緊螺釘固定(見圖5)，在下拉手柄進(jìn)行應(yīng)急放操縱時(shí)，應(yīng)急放手柄端的鋼絲克服了壓緊螺釘施加給鋼絲的摩擦力，繼而鋼絲發(fā)生了滑動(dòng)，導(dǎo)致應(yīng)急放手柄至應(yīng)急放活門搖臂的鋼絲總長度增加。

起落架手柄旁邊有三個(gè)綠色指示燈和一個(gè)紅色指示燈(每個(gè)起落架都有一個(gè)相對應(yīng)的綠色指示燈)，以及一個(gè)按壓式測試開關(guān)。如圖3 所示，當(dāng)起落架選擇手柄置于“放下位”時(shí)，如果所有起落架都已放下并鎖定則綠色指示燈將點(diǎn)亮；當(dāng)選擇器手柄置于“收上位”時(shí)，如果所有起落架都完全收上綠色指示燈就不會亮(只要起落架解鎖對應(yīng)的綠色指示燈就會熄滅)。

2.3 原因分析

操縱測試檢查：首先將應(yīng)急放手柄從收上位拉至應(yīng)急放位，微動(dòng)電門脫開，通斷機(jī)構(gòu)打開；其次將應(yīng)急放手柄從應(yīng)急放位推至收上位，應(yīng)急放活門全開位(微動(dòng)電門脫開、通斷機(jī)構(gòu)打開)至微動(dòng)電門作動(dòng)位置的行程正常，但繼續(xù)上推應(yīng)急放手柄，搖臂不再轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)急放手柄帶有間歇性阻力，手柄到位后，后艙端應(yīng)急放活門搖臂不能到通斷機(jī)構(gòu)的關(guān)閉位置。

此時(shí)將應(yīng)急放手柄重新推至收上位的過程分為兩個(gè)階段：一是將應(yīng)急放活門從全開位(微動(dòng)電門脫開、通斷機(jī)構(gòu)打開)轉(zhuǎn)動(dòng)至微動(dòng)電門作動(dòng)位置，鋼絲可以推動(dòng)搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。二是微動(dòng)電門作動(dòng)位置至通斷機(jī)構(gòu)關(guān)閉位置，應(yīng)急放手柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于兩個(gè)機(jī)構(gòu)連接點(diǎn)中間段的鋼絲總長度已增加且鋼絲本身具有的柔韌性，所以應(yīng)急放手柄推動(dòng)過程中不足以使鋼絲繼續(xù)推動(dòng)應(yīng)急放活門搖臂，導(dǎo)致此過程中鋼絲只能在管套內(nèi)發(fā)生輕微的彎曲形變(對應(yīng)推應(yīng)急放手柄帶有間歇性阻力)，應(yīng)急放活門操縱搖臂停留在微動(dòng)電門作動(dòng)位置而不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，即通斷機(jī)構(gòu)不能關(guān)閉，液壓系統(tǒng)應(yīng)急放活門始終為通路，系統(tǒng)不能建壓收起起落架。

機(jī)務(wù)人員重新安裝該飛機(jī)應(yīng)急放手柄壓緊螺釘，調(diào)節(jié)該機(jī)應(yīng)急放手柄鋼絲位置，檢查整個(gè)操縱行程正確，完成起落架正常收放和應(yīng)急放功能測試，確認(rèn)此時(shí)起落架收放系統(tǒng)工作正常。

綜上所述，本次故障原因?yàn)閼?yīng)急放手柄鋼絲滑動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)急放手柄和應(yīng)急放活門之間的鋼絲長度增加，手柄復(fù)位時(shí)鋼絲的推力不足以使應(yīng)急放活門通斷機(jī)構(gòu)關(guān)閉，導(dǎo)致起落架收上系統(tǒng)一直處于泄壓狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)起落架的收上功能。

3 維護(hù)和使用建議

1、定檢工作中，機(jī)務(wù)人員在開展起落架收放測試工作時(shí)，應(yīng)注意檢查應(yīng)急放手柄的鋼絲是否有滑動(dòng)跡象，并根據(jù)檢查情況視情重新拆裝壓緊螺釘，打上標(biāo)記漆，便于后續(xù)觀察。

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2、建議飛行機(jī)組人員在操縱應(yīng)急放手柄時(shí)應(yīng)柔和，避免粗猛操作，防止造成應(yīng)急放手柄鋼絲滑動(dòng)。

3、建議該機(jī)型廠家改進(jìn)目前應(yīng)急放手柄鋼絲由一個(gè)壓緊螺釘壓緊的固定方式。

[1]馬泓琰.飛機(jī)起落架系統(tǒng)故障診斷仿真研究[D].西北工業(yè)大學(xué)碩士論文.2005.

[2]Diamond Aircraft.DA42NG Airplane Maintenance Manual(70215)R4[Z]. 2017.

[3]王銀坤,楊淳. DA42NG飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)原理及典型故障研究[J].民航學(xué)報(bào),2021(6):46-49.