飛機(jī)滑行偏轉(zhuǎn)液壓控制組件故障分析

楊 政

（成都華太航空科技股份有限公司，四川成都 611700）

0 引言

液壓控制組件（6GC）是飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎的主要控制機(jī)件，在機(jī)輪滑行過程中如果操作不當(dāng)，飛機(jī)將超出跑道造成事故，所以必須保證該機(jī)件處于正常工作狀態(tài)，以滿足飛控要求，防止其出現(xiàn)超出極限偏置（零偏）情況。當(dāng)飛行員操作滑行時(shí)，如果超出正?；衅?，但超零偏電流不大，可以通過方向舵配平彌補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)正常滑行，安全落地后需盡快送修。零偏電流存在一個(gè)合理的區(qū)間值，在合理范圍內(nèi)的零偏電流是可以允許的，但超出允許范圍后將可能影響滑行安全，需要送修。本文圍繞零偏電流展開研究，對(duì)控制口壓力和流量的影響、裝機(jī)后作動(dòng)關(guān)系等深入分析。

1 工作原理

液壓控制組件（6GC）是飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎的控制機(jī)件（圖1）。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，送修的液壓控制組件中70%以上是“滑行偏置”原因所導(dǎo)致的。

圖1 液壓控制原理

6GC 做為控制轉(zhuǎn)彎的主要機(jī)件，主要由伺服閥組件、伺服閥組件的LVDT、殼體組件、旁通閥、補(bǔ)償器組件等構(gòu)成（電磁組件屬選裝，本文中沒有電磁閥配置）。該機(jī)件有4 個(gè)油口，分別是供油口A、控制口B、控制口C、回油口D。

通過A 口供壓，壓力為3000 psi（1 psi≈6895 Pa），進(jìn)入殼體后到伺服閥組件內(nèi)：①伺服閥不通電或零偏電流內(nèi)±0.16 mA 時(shí)，控制口B 壓力等于控制口C 壓力（壓力平衡）；②伺服閥通+8 mA 時(shí)，控制口B 壓力＞控制口C 壓力（極限壓力）；③伺服閥通-8 mA 時(shí)，控制口B 壓力＜控制口C 壓力（極限壓力）。

由于補(bǔ)償器原因，D 口內(nèi)腔保持約100 psi 壓力，目的讓兩個(gè)控制口始終保持有余壓狀態(tài)，防止空氣進(jìn)入殼體內(nèi)，避免無效作動(dòng)。控制口上方兩個(gè)節(jié)流孔限流最大流量約2 gpm（1 gpm=3.785 L/min）。

旁通閥的主要作用是：當(dāng)B 口超壓工作時(shí)導(dǎo)通B 和C 兩口，實(shí)現(xiàn)兩口直通壓力，有效卸壓，防止零件過載損壞。

LVDT 的主要功能是對(duì)伺服閥內(nèi)腔平衡臂下方的閥芯位置進(jìn)行跟蹤，控制B、C 口的壓力，還對(duì)電流大小和方向進(jìn)行反饋。理想的輸出信號(hào)是零點(diǎn)對(duì)稱的，而零點(diǎn)實(shí)際是一個(gè)區(qū)間值，與電流成正比例變化，但與液壓力大小無關(guān)。當(dāng)超過零偏電流之后，壓力將保持不變（極限壓力），所以LVDT 輸出信號(hào)僅與通壓后的電流大小和方向有關(guān)。

2 零偏電流

2.1 壓力—電流曲線

以滑行右偏故障為例。A 口供壓、D 口接流量計(jì)后回油箱，分別選用最短的管路連接控制口B、C 到壓力表1、表2，關(guān)斷流量計(jì)兩端閥門，以便減少延遲影響電信號(hào)的響應(yīng)采集。

電流控制選用三角波、頻率0.004 Hz、波峰16 mA、偏置-8 mA、時(shí)間250 s（0.064 mA/s）。X 軸為電流信號(hào)，±8 mA；Y1 軸為C 口壓力表1 信號(hào)，0～3000 psi；Y2 軸為B 口壓力表2 信號(hào)，0～3000 psi。

A 口供壓3000 psi，電流調(diào)至-8 mA 后運(yùn)行程序，按上述參數(shù)自動(dòng)采集X、Y1、Y2 信號(hào)，繪制壓力—電流曲線：-8 mA 時(shí)，C 口壓力3000 psi，B 口壓力124 psi；+1 mA 時(shí)出現(xiàn)壓力平衡點(diǎn)1，B 口、C 口壓力均為600 psi；+8 mA 時(shí)，B 口壓力3000 psi，C 口壓力136 psi；+0 mA 時(shí)出現(xiàn)壓力平衡點(diǎn)2，B 口、C 口壓力均為1500 psi（圖2a））。

圖2 壓力—電流曲線

按主手冊(cè)CMM32-57-10 要求，兩平衡點(diǎn)值相減的絕對(duì)值小于0.32 mA 為合格（滯后電流），而實(shí)測值為1 mA，判定為不合格機(jī)件。同時(shí)，按伺服閥子部件手冊(cè)CMM32-50-02 要求，兩平衡點(diǎn)值代數(shù)和除以2小于±0.16 mA 為合格（零偏電流），而實(shí)測值為+0.5 mA，判定為不合格機(jī)件。由于來件故障是向“右偏”，所以+0.5 mA 為該機(jī)件的“右偏”零偏電流值。

從圖2 中可直觀看出，“右偏”故障時(shí)零偏在X 座標(biāo)0 mA 右側(cè)為正值，測試還發(fā)現(xiàn)“左偏”故障時(shí)零偏在X 座標(biāo)0 mA 左側(cè)為負(fù)值，通過此現(xiàn)象可更便于后續(xù)排故工作的展開。

調(diào)整合格后，為了更精準(zhǔn)地觀察零偏電流，將X座標(biāo)從±8 mA 調(diào)整為±0.5 mA、電流控制選用三角波、頻率0.004 Hz、波峰1 mA、偏置-0.5 mA、時(shí)間250 s（0.004 mA/s）。X 軸為電流信號(hào)，±0.5 mA；Y1 軸為C口壓力表1 信號(hào)，0～3000 psi；Y2 軸為B 口壓力表2信號(hào)，0～3000 psi。

繪制調(diào)整合格的壓力—電流曲線：-0.5 mA 時(shí)，C口壓力3000 psi，B 口壓力124 psi；+0.08 mA 時(shí)出現(xiàn)壓力平衡點(diǎn)1，B 口、C 口壓力均為1400 psi；+0.5 mA時(shí)，B 口壓力3000 psi，C 口壓力136 psi；-0.02 mA 時(shí)出現(xiàn)壓力平衡點(diǎn)2，B 口、C 口壓力均為1300 psi（圖2b））。

計(jì)算可得滯后電流為0.1 mA、零偏電流為+0.05 mA，均滿足手冊(cè)要求，可正常穩(wěn)定使用。

2.2 流量—電流曲線

以送修故障“機(jī)組反應(yīng)前輪左偏”為例，對(duì)流量—電流曲線進(jìn)行論述。打開流量計(jì)兩端閥門，讓B、C 口接通，電流控制選用三角波、頻率0.004 Hz、波峰16 mA、偏置-8 mA、時(shí)間250 s（0.064 mA/s）。X 軸為電流信號(hào)，±8 mA，Y1 軸為流量計(jì)信號(hào)。

A 口供壓3000 psi，電流調(diào)至-8 mA 后運(yùn)行程序，按上述參數(shù)自動(dòng)采集X、Y1 信號(hào)并繪圖：-8 mA 時(shí)，C口壓力大于B 口壓力，流量方向?yàn)閺腃→B，最大流量2.1 gpm；-0.5 mA 時(shí)出現(xiàn)零流量點(diǎn)1（最低點(diǎn)），因C 口壓力等于B 口壓力，流量為0；+8 mA 時(shí)，B口壓力大于C 口壓力，流量方向從B→C，最大流量2.1 gpm；-1.2 mA時(shí)出現(xiàn)零流量點(diǎn)2（最低點(diǎn)），B 口壓力等于C 口壓力，流量為0。送修故障是“左偏”，接合上述壓力—電流曲線進(jìn)行分析，可知-0.85 mA為該機(jī)件的“左偏”參考零偏電流值。與從壓力—電流曲線得出的結(jié)論一致，“左偏”時(shí)電流在X 軸左側(cè)。

按伺服閥子部件手冊(cè)CMM32-50-02，最大流量可以達(dá)到6.24～7.61 gpm。但整機(jī)安裝后由于受節(jié)流孔限流約束，所以一般不以被限流的流量來計(jì)算零偏電流，只是作為參考來驗(yàn)證壓力曲線的穩(wěn)定性，同時(shí)觀察壓力和流量對(duì)于零偏方向是否一致。

伺服閥組件是根據(jù)磁場和電流大小，通過平衡臂、針孔噴嘴等來實(shí)現(xiàn)控制壓力的，調(diào)好零偏后再以流量曲線沖擊若干次，盡量模擬飛行過程中的流量，并使電氣元件長時(shí)間運(yùn)行后，再繪制壓力曲線。此時(shí)，機(jī)件的各項(xiàng)參數(shù)最接近裝機(jī)使用時(shí)的性能（如發(fā)熱、電阻值、磁場、振動(dòng)等）。如果壓力曲線穩(wěn)定且合格，則調(diào)整完成；如果壓力曲線或流量曲線異常，或存在零偏不穩(wěn)定等問題，則重新調(diào)整，直到調(diào)整合格為止。所以，維修工作最后是以壓力曲線零偏來確認(rèn)偏置故障是否消除的。

3 作動(dòng)關(guān)系

維修合格的機(jī)件裝機(jī)連接到輪向柱，并控制機(jī)輪轉(zhuǎn)向，連接管路為A 口供壓、B 口接作動(dòng)筒左側(cè)、C 口接作動(dòng)筒右側(cè)、D 口回油箱。

以滑行右偏故障為例，當(dāng)出現(xiàn)“右偏”故障時(shí)零偏在X 座標(biāo)0 mA 右側(cè)，為正值，且超出零偏電流合格范圍±0.16 mA。當(dāng)飛行員供最大允許工作電流+0.16 mA時(shí)，機(jī)輪沒有在+0.16 mA 電流修正后往左轉(zhuǎn)向，而是繼續(xù)往右轉(zhuǎn)。+0.16 mA 時(shí)，C 口壓力3000 psi，B 口壓力124 psi（圖3a））。此時(shí)作動(dòng)筒保持左位不動(dòng)，齒條帶動(dòng)轉(zhuǎn)向柱順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)不變，即出現(xiàn)機(jī)輪右轉(zhuǎn)向保持不變或始終右偏故障，屬于不正?；袪顟B(tài)“滑行右偏”。

圖3 壓力—電流曲線修正

正常情況下，在+0.08 mA 后作動(dòng)筒由于兩端壓力不相等，將不再保持左位不動(dòng)，而逐漸開始往右移動(dòng)，使齒條帶動(dòng)轉(zhuǎn)向柱逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)輪左轉(zhuǎn)向。在+0.08 mA前，C 口壓力大于B 口壓力，作動(dòng)筒齒條會(huì)向左移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向柱順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)輪右轉(zhuǎn)向在+0.08 mA 后，B口壓力大于C 口壓力，作動(dòng)筒齒條會(huì)向右移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向柱逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)輪左轉(zhuǎn)向（圖3b））。

而故障案例中，直到+0.16 mA 還沒有達(dá)到轉(zhuǎn)向電流，飛行員需要繼續(xù)加大修正電流并輔助方向舵來配平，直到機(jī)輪向左轉(zhuǎn)且達(dá)到正?？煽胤较蚝蟛磐Ｖ辜哟笮拚⒃谶@樣的超修正狀態(tài)下工作，保持正?；兄钡桨踩?。此時(shí)，飛控集成系統(tǒng)和機(jī)組就會(huì)反應(yīng)報(bào)故“滑行右偏”，相關(guān)機(jī)件需盡快送修。

4 結(jié)束語

隨著我國民用航空業(yè)的不斷進(jìn)步和科技的發(fā)展，飛機(jī)已成為常見的交通工具。為了實(shí)現(xiàn)安全可靠的飛行，維修人員需要完全理解CMM 手冊(cè)中每個(gè)子部件的功能，還要清楚該功能在整機(jī)上體現(xiàn)情況，并結(jié)合AMM、IPC 手冊(cè)等資料查詢裝機(jī)后的作動(dòng)關(guān)系，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高維修質(zhì)量和自身技術(shù)水平，以滿足現(xiàn)代飛機(jī)部件維修需求。