某型飛機(jī)飛行著陸滑行過(guò)程中方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障分析

史躍文 溫之樂(lè) 楊見(jiàn)山/石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司

1 故障現(xiàn)象

近年來(lái)，大修后的某型飛機(jī)在相關(guān)外場(chǎng)偶有發(fā)生著陸滑行過(guò)程中方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障，飛行員反映蹬不動(dòng)腳蹬。飛行結(jié)束后，機(jī)務(wù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，故障現(xiàn)象不復(fù)現(xiàn)。

著陸滑行過(guò)程中方向舵操縱系統(tǒng)卡滯，飛行員無(wú)法修正滑行方向，無(wú)法操縱飛機(jī)地面轉(zhuǎn)彎，容易導(dǎo)致飛機(jī)偏離跑道及發(fā)生地面事故。

2 故障因素

2.1 操縱系統(tǒng)傳動(dòng)件故障

1）活動(dòng)件被固定件卡死。

2）拉桿、搖臂損壞卡死系統(tǒng)。

3）操縱系統(tǒng)被多余物卡死。

2.2 液壓系統(tǒng)故障

1）助力液壓系統(tǒng)油路堵塞或氣塞。

2）液壓載荷機(jī)構(gòu)大、中載狀態(tài)轉(zhuǎn)換不正常。

3）液壓載荷感覺(jué)器活塞桿接頭調(diào)整過(guò)長(zhǎng)。

2.3 方向舵機(jī)故障

方向舵機(jī)不正常。

3 原因分析及故障檢查與排除

3.1 活動(dòng)件與固定件卡死

3.1.1 原因分析

方向舵操縱系統(tǒng)活動(dòng)件與固定件的間隙過(guò)小，在飛行中飛機(jī)機(jī)體變形狀態(tài)下，可導(dǎo)致活動(dòng)件被卡死。另外，如果背鰭電纜敷設(shè)不規(guī)則，安裝包皮后，電纜及其插頭被包皮擠壓而靠向活動(dòng)件，將導(dǎo)致系統(tǒng)卡死。

3.1.2 故障檢查

此原因引起的故障會(huì)留下摩擦與卡滯的痕跡，可通過(guò)地面檢查進(jìn)行確定。

1）檢查方向舵操縱系統(tǒng)活動(dòng)件與固定件的間隙，應(yīng)不小于4mm。

2）檢查背鰭包皮安裝后是否存在擠壓電纜現(xiàn)象。

3.1.3 故障排除

1）如果活動(dòng)件與固定件的間隙不符合要求，應(yīng)確定原因，進(jìn)行排除。

2）如果背鰭包皮擠壓電纜，應(yīng)重新敷設(shè)電纜并重新安裝包皮并進(jìn)行驗(yàn)合檢查。

3.2 拉桿、搖臂損壞卡死系統(tǒng)

3.2.1 原因分析

拉桿和搖臂的軸承損壞或脫落，將導(dǎo)致活動(dòng)件被卡死，系統(tǒng)無(wú)法傳動(dòng)。

3.2.2 故障檢查

此原因引起的故障現(xiàn)象不會(huì)自動(dòng)消失，可通過(guò)地面檢查找到故障源。

3.2.3 故障排除

更換故障軸承或更換相應(yīng)的拉桿、搖臂。

3.3 操縱系統(tǒng)被多余物卡死

3.3.1 原因分析

操縱系統(tǒng)活動(dòng)件的艙口內(nèi)如果存在多余物，飛行中多余物會(huì)發(fā)生移位，影響傳動(dòng)件的運(yùn)行。

3.3.2 故障檢查

此原因引起的故障可通過(guò)地面檢查進(jìn)行確定。體積較大的多余物可通過(guò)目視檢查直接發(fā)現(xiàn)；體積較小的多余物（如螺釘、螺母）易存留在搖臂轉(zhuǎn)軸處或拉桿、搖臂的缺口內(nèi)，應(yīng)仔細(xì)檢查。

3.3.3 故障排除

取出多余物并修復(fù)損傷機(jī)件。

3.4 助力液壓系統(tǒng)油路氣塞

3.4.1 原因分析

助力液壓系統(tǒng)至方向舵機(jī)的管路內(nèi)如果存在氣體，將使液壓油無(wú)法進(jìn)入方向舵機(jī)而產(chǎn)生氣塞，導(dǎo)致舵機(jī)無(wú)法正常工作。

3.4.2 故障檢查

此故障多是因?yàn)楦鼡Q方向舵機(jī)或方向舵機(jī)之前的導(dǎo)管時(shí)空氣進(jìn)入系統(tǒng)所致，可通過(guò)地面檢查發(fā)現(xiàn)。

3.4.3 故障排除

在助力液壓系統(tǒng)供壓狀態(tài)下，擰松舵機(jī)導(dǎo)管接頭，放出氣體。

3.5 液壓載荷機(jī)構(gòu)大中載狀態(tài)轉(zhuǎn)換不正常

3.5.1 原因分析

方向舵操縱系統(tǒng)液壓載荷機(jī)構(gòu)由液壓載荷感覺(jué)器、電磁開(kāi)關(guān)、工作轉(zhuǎn)換電門(mén)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)組成，主要用于模擬不同表速狀態(tài)下作用在方向舵上的氣動(dòng)載荷。腳蹬力的大小不但與腳蹬行程有關(guān)，還受飛行馬赫數(shù)控制。飛行中在自動(dòng)控制狀態(tài)下，大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)感受飛行馬赫數(shù)信號(hào)，通過(guò)電磁開(kāi)關(guān)控制液壓載荷感覺(jué)器的油路，使液壓載荷感覺(jué)器處于“大載”（飛行馬赫數(shù)>0.7）或“中載”（飛行馬赫數(shù)<0.7）狀態(tài)。

該型飛機(jī)方向舵操縱系統(tǒng)的腳蹬力控制設(shè)有大、中、小三種載荷。飛機(jī)著陸時(shí)，飛行馬赫數(shù)<0.7，液壓載荷感覺(jué)器應(yīng)輸出“中載”。如果這時(shí)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算失誤或電磁開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障，液壓載荷感覺(jué)器就會(huì)輸出“大載”，使得腳蹬力突然增大（比“中載”大5 倍）。這時(shí)，系統(tǒng)并未卡滯，而是由“中載”轉(zhuǎn)為了“大載”，而飛行員仍然繼續(xù)用“中載”的力量操縱腳蹬，便會(huì)產(chǎn)生蹬不動(dòng)腳蹬的感覺(jué)，造成系統(tǒng)卡滯的假象。

3.5.2 故障檢查

首先向飛行員了解腳蹬力的詳細(xì)變化情況，以確定是系統(tǒng)卡滯還是轉(zhuǎn)為“大載”。如果確定是由“中載”轉(zhuǎn)為“大載”，說(shuō)明液壓載荷機(jī)構(gòu)發(fā)生故障，應(yīng)檢查以下各種載荷狀態(tài)的工作和轉(zhuǎn)換情況：

1）如果自動(dòng)控制狀態(tài)失常，而手動(dòng)控制正常，則是大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)故障引起。

2）在確定Ⅰ號(hào)電磁開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)位置條件下（有高壓油液通過(guò)），將轉(zhuǎn)換電門(mén)在大、中載兩個(gè)位置間轉(zhuǎn)換，若始終發(fā)出大載，則是Ⅱ號(hào)電磁開(kāi)關(guān)卡在了關(guān)閉位置。

3.5.3 故障排除

確定故障源后，更換相關(guān)故障件。

3.6 液壓載荷感覺(jué)器活塞桿調(diào)整過(guò)長(zhǎng)

3.6.1 原因分析

腳蹬在中立位置時(shí)，液壓載荷感覺(jué)器的兩個(gè)連接點(diǎn)與其相連的上、下?lián)u臂轉(zhuǎn)軸成一直線。為滿(mǎn)足此要求，液壓載荷感覺(jué)器活塞桿的可調(diào)接頭不能太長(zhǎng)，否則腳蹬轉(zhuǎn)過(guò)中立位置時(shí)，液壓載荷感覺(jué)器的活塞將頂碰殼體上端，導(dǎo)致液壓載荷感覺(jué)器下端搖臂產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)死點(diǎn)，造成系統(tǒng)卡滯。

3.6.2 故障檢查

1）檢查液壓載荷感覺(jué)器的中立狀態(tài)

腳蹬在中立位置時(shí)，液壓載荷感覺(jué)器的兩個(gè)連接點(diǎn)和與其相連的上、下?lián)u臂轉(zhuǎn)軸應(yīng)成一直線。

2）檢查液壓載荷感覺(jué)器活塞桿的外露量

大載狀態(tài)并腳蹬中立位置時(shí)檢查液壓載荷感覺(jué)器活塞桿的外露量，應(yīng)為11.5 ～13.5mm。在此數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，液壓載荷感覺(jué)器下端搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生死點(diǎn)。

3.6.3 故障排除

1）如果液壓載荷感覺(jué)器的中立狀態(tài)不符合固定，可通過(guò)調(diào)整其上、下?lián)u臂的偏度來(lái)達(dá)到規(guī)定要求。

2）如果液壓載荷感覺(jué)器活塞桿的外露量不符合要求，可通過(guò)調(diào)整活塞桿的可調(diào)接頭來(lái)達(dá)到規(guī)定要求。

3.7 方向舵機(jī)故障

3.7.1 原因分析

方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障多由方向舵機(jī)配油柱塞卡滯造成。從方向舵機(jī)的構(gòu)造和原理分析，導(dǎo)致配油柱塞卡滯的因素有多種（如有雜質(zhì)嵌入間隙、柱塞或襯筒表面劃傷等）。下面僅就導(dǎo)致柱塞卡滯的毛細(xì)縫粘合現(xiàn)象和液壓側(cè)向力作用兩種情況進(jìn)行分析。

1）毛細(xì)縫粘合現(xiàn)象

油液在柱塞的縫隙中流動(dòng)時(shí)，液體中的極性分子受到金屬表面的吸引，會(huì)依附在柱塞和襯筒的表面，形成固結(jié)層。時(shí)間越長(zhǎng)，固結(jié)層越厚，直至將毛細(xì)縫完全堵塞，油液即停止流動(dòng)，柱塞與襯筒粘合在一起，造成毛細(xì)縫粘合。毛細(xì)縫粘合使柱塞工作的靈活性變差，導(dǎo)致從靜止?fàn)顟B(tài)推動(dòng)柱塞所需的力大大增加。

2）液壓側(cè)向力作用

如果柱塞表面有凸起、柱塞軸線偏斜或有雜質(zhì)粘附在柱塞上，柱塞與襯筒的間隙會(huì)變得不均勻，使油液在柱塞周?chē)牧魉俨幌嗟龋瑢?dǎo)致作用在柱塞四周的壓力不均衡，形成液壓側(cè)向力，將柱塞緊壓在襯筒上，使兩者間的摩擦力顯著增大，柱塞運(yùn)行困難。

在以上因素作用下，可能發(fā)生配油柱塞卡滯現(xiàn)象，飛機(jī)著陸接地瞬間的劇烈振動(dòng)更加劇了柱塞側(cè)向力的產(chǎn)生。這是方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障大多發(fā)生在飛機(jī)著陸滑行過(guò)程中的原因。

當(dāng)系統(tǒng)壓力消失后，油液停止流動(dòng)，柱塞側(cè)向力消失，卡滯現(xiàn)象隨即解除，方向舵機(jī)工作恢復(fù)正常，方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障消失。這是飛行員通過(guò)轉(zhuǎn)小載然后再轉(zhuǎn)自動(dòng)狀態(tài)（中載）故障現(xiàn)象便消失的原因。有時(shí)飛行員未進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)后經(jīng)地面重新供壓而故障不再重現(xiàn)，也是這個(gè)道理。

3.7.2 故障檢查

由方向舵機(jī)內(nèi)部因素引起的方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障，現(xiàn)象消失后故障很難再現(xiàn)，外場(chǎng)不易檢查。在確定故障不是由其他原因?qū)е轮螅憧膳袛喙收鲜怯煞较蚨鏅C(jī)短時(shí)工作異常引起。

3.7.3 故障排除

更換方向舵機(jī)，并將故障件返廠檢查。

4 故障處置

迄今為止，該型飛機(jī)方向舵操縱系統(tǒng)卡滯故障均發(fā)生在著陸滑行過(guò)程修正航向或轉(zhuǎn)彎時(shí)。故障發(fā)生后，飛行員應(yīng)繼續(xù)用力蹬舵，以判明是卡滯還是轉(zhuǎn)大載。如果是卡滯，大多是方向舵機(jī)引起的故障，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳至手動(dòng)（小載）位置，然后再扳至自動(dòng)位置，方向舵機(jī)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常工作，系統(tǒng)卡滯現(xiàn)象將消失。如果是轉(zhuǎn)大載，則是液壓載荷機(jī)構(gòu)出現(xiàn)了故障，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳至手動(dòng)位置，實(shí)行小載應(yīng)急操縱。

5 技術(shù)改進(jìn)

以下措施均針對(duì)外場(chǎng)維護(hù)工作而提出，這些措施工廠修理工藝已有明確固定，應(yīng)嚴(yán)格按要求執(zhí)行。

1）修理與維護(hù)中，注意檢查方向舵操縱系統(tǒng)活動(dòng)件與固定件的間隙應(yīng)符合規(guī)定要求，檢查背鰭包皮安裝后不應(yīng)擠壓電纜。

2）拆裝拉桿和搖臂時(shí)，應(yīng)避免碰撞軸承，避免強(qiáng)行裝配。鉸點(diǎn)螺栓安裝時(shí)，應(yīng)用手指的力量推進(jìn)到位，嚴(yán)禁使用金屬錘敲打螺栓。鉸點(diǎn)螺栓不應(yīng)擰的太緊。使用中應(yīng)定期涂抹潤(rùn)滑脂對(duì)軸承進(jìn)行防護(hù)。

3）有操縱系統(tǒng)活動(dòng)件的艙口內(nèi)嚴(yán)禁存有多余物。

4）在更換方向舵機(jī)或方向舵機(jī)之前的導(dǎo)管時(shí)應(yīng)避免氣體進(jìn)入系統(tǒng)和機(jī)件內(nèi)。導(dǎo)管斷開(kāi)后應(yīng)及時(shí)用堵頭堵上。方向舵機(jī)儲(chǔ)存期間內(nèi)部應(yīng)注滿(mǎn)液壓油，安裝時(shí)盡量避免油液流出。

5）方向舵操縱系統(tǒng)出現(xiàn)卡滯故障后，應(yīng)向飛行員詳細(xì)了解到底是腳蹬力增大還是系統(tǒng)卡死無(wú)法操縱，從而確定故障是否由液壓載荷機(jī)構(gòu)大、中載狀態(tài)轉(zhuǎn)換不正常引起。

6）飛機(jī)出廠前，工廠已對(duì)液壓載荷感覺(jué)器的中立狀態(tài)和液壓載荷感覺(jué)器活塞桿的外露量進(jìn)行了調(diào)整，外場(chǎng)不應(yīng)輕易改動(dòng)。如果更換了調(diào)整片效應(yīng)機(jī)構(gòu)或液壓載荷感覺(jué)器以及與之相關(guān)的搖臂，便應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重新檢查并調(diào)整至符合規(guī)定要求。

7）維護(hù)中按規(guī)定清洗油濾，注意保持油液清潔，避免雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，防止舵機(jī)的配油柱塞發(fā)生卡滯現(xiàn)象。