DA42NG 飛機停留剎車不易解除故障探究

■ 賈建全 李光耀/中國民用航空飛行學(xué)院洛陽分院

1 背景介紹及剎車系統(tǒng)原理

DA42NG 飛機配備通航飛機經(jīng)典型的壓力剎車系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。但在該機型實際運行前期經(jīng)常出現(xiàn)停留剎車不能順利解除故障，有時發(fā)生在飛行員準(zhǔn)備起飛階段，有時發(fā)生在準(zhǔn)備滑行階段，嚴(yán)重時可能造成飛機原地打轉(zhuǎn)、沖出跑道等。

為此，本文從該型飛機剎車系統(tǒng)的底層原理分析出發(fā)，對剎車系統(tǒng)主要部件的工作原理進行解析，以找到飛機停留剎車不易解除的根本原因。

如圖1 所示，DA42NG 飛機剎車系統(tǒng)主要由剎車油缸、剎車作動筒、軟管、停留剎車活門、停留剎車手柄及鋼索、剎車活塞、剎車片、剎車盤組成。其左右剎車除停留剎車活門、停留剎車鋼索外，油路、操作、使用相互獨立，左右油路在停留剎車活門內(nèi)部均無交聯(lián)，在停留剎車活門內(nèi)部不串油情況下可視其為兩個相互獨立的剎車系統(tǒng)。

圖1 DA42NG飛機剎車系統(tǒng)部件圖

當(dāng)副駕踩左腳蹬時，剎車作動筒的內(nèi)部構(gòu)造會令活塞下表面的油壓增大，令左剎車系統(tǒng)的內(nèi)部壓力增大，活塞上表面油壓降低，連接在剎車作動筒上的剎車油缸內(nèi)的油因大氣壓和重力雙重作用進入剎車油缸進行油液補充；當(dāng)副駕抬起左腳時，剎車作動筒活塞在內(nèi)部回位彈簧的作用下回到初始位置，在活塞復(fù)位過程中，活塞下表面的油壓降低，同時因剎車作動筒活塞的結(jié)構(gòu)特點，活塞上移過程中在剎車活塞上表面的油液會“翻”至活塞下表面，對活塞下表面進行油液補充，在剎車作動筒回位到初始位時其活塞上下油路仍處于溝通狀態(tài)。也就是說，即使主駕左腳不踩剎車，主駕左剎車作動筒活塞的上下表面壓力也會跟隨副駕左剎車作動筒變化。右剎車系統(tǒng)的操作和原理與左剎車系統(tǒng)相同。

2 停留剎車不易解除現(xiàn)象

停留剎車活門的作用是封閉或者釋放停留剎車活門下游壓力。當(dāng)停留剎車活門下游壓力充足時，若將停留剎車手柄至于剎車位，則飛機可以處于自行剎車的停留狀態(tài)。通過反復(fù)試驗研究發(fā)現(xiàn)，因DA42NG 飛機停留剎車活門的結(jié)構(gòu)特點，在停留剎車活門下游壓力較大時，若單純將停留剎車手柄至于解除位，該飛機往往出現(xiàn)單邊或者雙邊剎車無法解除的情況，此種情況在我院其他配備類似剎車系統(tǒng)的其他型號飛機上從未發(fā)生過，十分令人費解。尤其當(dāng)停留剎車活門下游壓力越大（即剎車踩得越死）時，解除停留剎車手柄需要的力也越大，同時剎車也就越難解除。

3 停留剎車不易解除原因分析

對DA42NG 飛機停留剎車活門進行分解（見圖2），分析認為，當(dāng)需要設(shè)置停留剎車時，搬動凸輪手柄至凸輪離開頂針的位置，沒有凸輪對頂針的壓力，活門復(fù)位彈簧以及下游的油壓共同作用在活門座底部，讓活門向上壓緊停留剎車閥塊本體，此時因活門上膠圈的密封作用，下游的剎車油壓被活門及膠圈封死在剎車端，停留剎車被設(shè)置。當(dāng)需要解除停留剎車時，搬動凸輪手柄至凸輪頂住頂針的位置，因凸輪及頂針和活門之間為剛性接觸，活門最終克服下游油壓和活門復(fù)位彈簧的合力，迫使活門和膠圈離開停留剎車閥塊本體，此時，下游油壓已可以通過活門與閥塊本體之間的間隙向上釋放至上游的剎車作動筒直至油缸，停留剎車被解除。

圖2 DA42NG飛機停留剎車活門分解圖

停留剎車的特點如下：

1）設(shè)置停留剎車后，繼續(xù)踩剎車可以增大停留剎車壓力。因為設(shè)置停留剎車時，凸輪離開與頂針直接接觸的位置，晃動停留剎車活門，可以聽到頂針在停留剎車內(nèi)部活動的聲音，證明此時頂針處于“自由狀態(tài)”，且活門被活門復(fù)位彈簧壓在閥塊本體上，此時活門復(fù)位彈簧處于“復(fù)位”狀態(tài)。

如果此時，繼續(xù)用腳尖踩下剎車，當(dāng)剎車作動筒的輸出壓力大于停留剎車活門下游的剎車壓力與復(fù)位彈簧的彈力之和時，活門會瞬間開啟，活門上部的油液會通過活門與閥塊之間的間隙，流入活門下游。當(dāng)抬腳時，活門上游壓力驟降，在下游油壓和復(fù)位彈簧的共同作用下，活門再次被頂至與閥塊本體接觸，封死了下游油壓向上釋放通道，同時較踩剎車前下游油壓增大。停留剎車出油接頭上留有活門處于極限位置的流通槽，不用擔(dān)心活門被壓至出油接頭時油路被封死。

2）踩著剎車來解除或設(shè)置停留剎車可以大大提高操作成功率。不踩剎車來解除停留剎車時，要想讓活門打開，凸輪壓頂針的力必須大于活門下游油壓與活門復(fù)位彈簧的力之和。凸輪壓頂針的力完全由停留剎車手柄及所連鋼索提供，要想克服二力之和，剎車手柄需要對鋼索施加較大的力度（試驗證明此時剎車鋼索會被力量壓彎，而且無法將停留剎車活門推至解除位），而頂針與凸輪在較大的力度下從始至終“硬碰硬”，會導(dǎo)致凸輪和頂針磨損。

如果在踩著剎車的同時解除停留剎車，則由凸輪壓頂針的力與剎車作動筒輸出油壓之和大于活門下游油壓和活門復(fù)位彈簧的力可以看出，因為有剎車作動筒輸出油壓的輔助，凸輪壓頂針的力可以不是很大，剎車手柄可以“更容易”地推動鋼索，然后推動停留剎車活門搖臂直至停留剎車解除位，同時，由于剎車作動筒輸出油壓的存在，活門此時處于開啟狀態(tài)，活門對頂針的壓力降低，那么凸輪磨損頂針的程度也就降低了，同時解除停留剎車時踩著剎車可以防止飛機突然沖出去，操作更安全。

3）設(shè)置停留剎車并將剎車踩到底后，需要壓力才能解除停留剎車。踩住剎車的同時，將手柄推至停留剎車解除位，要想解除停留剎車，則停留剎車手柄通過鋼索推動停留剎車活門搖臂的力轉(zhuǎn)換至凸輪推動頂針的力（F1）與剎車作動筒的輸出壓力（F4）之和必須大于停留剎車活門下游的剎車壓力（F2）與活門復(fù)位彈簧對活門的彈力（F3）之和?？梢钥闯觯灰狥4 足夠大，可以將F1 降至很低，即停留剎車手柄只需要提供較小的力，就可以使F1+F4 ＞F2+F3，停留剎車可以順利解除。當(dāng)停留剎車無法解除時，繼續(xù)踩剎車，在踩剎車瞬間（力量足夠大）活門立刻開啟，此時活門對頂針的力量降低，頂針對凸輪的力量也降低，同時因為活門開啟兩端受力均衡，剛才鋼索推不動的凸輪搖臂現(xiàn)在能夠推動，可以看到鋼索繃直，并推動凸輪搖臂繼續(xù)前進，此時松開剎車，因為凸輪位置變化，頂針位置也向下移動，活門已回不到剛才的封死位，剎車被解除。再次踩剎車時，發(fā)現(xiàn)剎車已軟。

4 建議的改進措施

圖3 左圖所示為機上停留剎車手柄置于解除位時停留剎車活門凸輪搖臂的角度，右圖所示為停留剎車活門本體拆卸后可以達到的物理完全解除位。從中可以明顯看出，活門裝在飛機上后其鋼索的長度不足以讓停留剎車活門開啟至物理完全解除位，即油壓釋放通道較小。與SR20G3 等類似型號飛機的停留剎車活門相比，DA42NG 飛機停留剎車活門的物理完全解除位更小。DA42NG 飛機的停留剎車鋼索細且短，解除剎車時采用的是推鋼索方式。因此，建議設(shè)計廠家加長加粗DA42NG 飛機的停留剎車鋼索，同時建議將“設(shè)置及解除停留剎車時，需踩著剎車”的要求納入手冊范圍，以降低該型飛機停留剎車不能順利解除的故障率。

圖3 DA42NG飛機的停留剎車活門鋼索作動極限位和物理完全解除位

5 總結(jié)

本文從DA42NG 飛機的停留剎車系統(tǒng)原理和活門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，分析了DA42NG 飛機停留剎車解除不暢的故障根本原因，并給出了合理的改進建議。