CESSNA 172 飛機(jī)襟翼控制系統(tǒng)故障分析及維護(hù)

洪常軍

（中國民用航空飛行學(xué)院新津分院，四川 新津 611431）

CASSNA172 飛機(jī)是一款在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的初教機(jī)，襟翼在飛機(jī)起飛和降落時(shí)提高升力或阻力，襟翼系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的系統(tǒng)。但是襟翼系統(tǒng)也是故障率非常高的系統(tǒng)，常見的故障現(xiàn)象比如無法收上放下，襟翼位置指示與實(shí)際位置不一致，襟翼收放時(shí)出現(xiàn)無線電干擾等，一般來說導(dǎo)致故障的原因不外乎襟翼電機(jī)、襟翼電門。本文總結(jié)了一些常見故障出現(xiàn)的原因以及解決過程中一些規(guī)范的維護(hù)方式，使故障能夠得到快速的解決，提高飛機(jī)的安全可靠性。

1 襟翼系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1 襟翼結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

CESSNA172 的襟翼系統(tǒng)的主要部件包括操縱手柄，指示指針、電門托架、凸輪、微動(dòng)電門、電機(jī)、蝸桿、極限電門、驅(qū)動(dòng)滑輪、推拉桿、鋼索和相關(guān)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。襟翼的功用是通過改變機(jī)翼截面形狀、增大中弧線彎曲度來提高機(jī)翼的最大升力系數(shù)減小起飛離地速度和著陸接地速度，縮短起飛或著陸滑跑距離。Cessna 172R 型飛機(jī)為后退開縫襟翼，位于機(jī)翼后緣內(nèi)側(cè)。它的特點(diǎn)有：（1）襟翼在向下偏轉(zhuǎn)增大中弧線彎曲度的同時(shí)向后滑動(dòng)，增大機(jī)翼面積，使翼型的最大升力系數(shù)提高；（2）在向下偏轉(zhuǎn)增大中弧線彎曲度的同時(shí)，襟翼的前緣與機(jī)翼后緣之間會(huì)形成縫隙，通過縫隙的氣流能使機(jī)翼上表面氣流速度增大，延遲氣流分離，因此它的增升效能較高。這種襟翼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)。襟翼由前梁、翼肋和V 形波紋狀鋁合金蒙皮組成，其前緣由一整塊蒙皮構(gòu)成，襟翼內(nèi)沒有平衡配重塊[1]。

1.2 襟翼操縱手柄

襟翼位置由位于儀表板上的襟翼操縱手柄控制，在襟翼操縱手柄的左側(cè)設(shè)置有襟翼位置指針和刻度盤，用于指示襟翼當(dāng)前位置。向上或向下扳動(dòng)襟翼操縱手柄至期望位置，即可將襟翼置于期望的位置。Cessna 172 飛機(jī)襟翼有0°、10°、20°和30°四個(gè)位置，并且在襟翼操縱手柄運(yùn)動(dòng)槽內(nèi)有位置止擋，向右扳動(dòng)操縱手柄便可以解除位置阻擋并對(duì)襟翼位置進(jìn)行調(diào)整。

1.3 襟翼位置指示

襟翼指示系統(tǒng)由隨動(dòng)鋼索（位置反饋鋼索)、位置指針及微動(dòng)電門組成。隨動(dòng)鋼索一端與襟翼微動(dòng)電門托架相連，另一端與襟翼的導(dǎo)向鋼索相連（位于后座艙區(qū)域)，襟翼操縱鋼索運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)隨動(dòng)鋼索，從而拉動(dòng)微動(dòng)電門托架，帶動(dòng)襟翼位置指針指示襟翼位置。襟翼收、放時(shí)指針與襟翼同步運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凸輪抵壓微動(dòng)電門時(shí)，襟翼電動(dòng)機(jī)斷電，襟翼停在選擇位。

1.4 襟翼系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

襟翼隨動(dòng)和指示系統(tǒng)調(diào)節(jié)：從開關(guān)安裝支架處斷開彈簧。襟翼和襟翼手柄在全收上位，保持襟翼位置，與儀表板開口頂端有0.03 英寸的最大間隙，拉出襟翼隨動(dòng)鋼索中的中間那根以便消除松弛，通過夾緊螺栓穿過鋼索。在開關(guān)安裝支架上連接好彈簧，再安裝支架槽孔調(diào)節(jié)開關(guān)，直到凸輪位于開關(guān)滾輪中間。在一邊襟翼安裝好傾斜儀并設(shè)置到0°，打開主電門，襟翼手柄調(diào)節(jié)到10°位。襟翼停止時(shí)觀察角度儀讀數(shù)，按需要調(diào)節(jié)襟翼放下微動(dòng)電門，讓襟翼在10°行程位調(diào)節(jié)襟翼收上微動(dòng)電門，要讓襟翼放下微動(dòng)點(diǎn)電門剛好在10°位松開時(shí)，收上微動(dòng)電門和凸輪為正向間隙。在20°襟翼位時(shí)重復(fù)以上步驟。襟翼應(yīng)該是20°行程位操作襟翼到全放下位（30°，0°或-2°），確保當(dāng)停轉(zhuǎn)襟翼時(shí)，襟翼放下微動(dòng)電門保持在壓住。

襟翼控制系統(tǒng)調(diào)整測(cè)試：在駕駛艙/座艙區(qū)域，拆下頭頂?shù)慕咏w板。襟翼在收上位，拆下U 形夾，斷開隨動(dòng)鋼索。拆下保險(xiǎn)，放松鋼索，斷開松緊螺套，斷開兩邊機(jī)翼上傳動(dòng)桿，輕輕放下右邊襟翼。調(diào)節(jié)桿端軸承中間和鎖緊螺帽兩端之間的傳動(dòng)桿到8.83 英寸（+0.12 英寸）。在開關(guān)致動(dòng)環(huán)和傳輸組件之間用手對(duì)著傳輸方向擰致動(dòng)桿0.12 英寸（+0.05 英寸）。松開致動(dòng)桿固定調(diào)節(jié)螺釘，當(dāng)右邊襟翼收起時(shí)讓卡圈保持0.12 英寸（+0.05 英寸），如有必要調(diào)節(jié)致動(dòng)桿進(jìn)出量。使用密封劑在調(diào)節(jié)螺釘螺紋上，調(diào)節(jié)扭矩到60 英寸磅。斷開滑輪傳動(dòng)桿以便在滑輪上連接致動(dòng)桿。人工保持右邊襟翼在全放下位，重新調(diào)節(jié)傳動(dòng)桿在滑輪上的連接孔，連接傳動(dòng)桿，擰緊鎖緊螺帽。襟翼在全收上位，松開調(diào)節(jié)螺釘，向上滑動(dòng)限位電門調(diào)節(jié)塊到正好作動(dòng)電門,以便在此位置正好關(guān)斷電機(jī)電源，擰緊調(diào)節(jié)螺釘。人工保持襟翼在全收上位，連上松緊螺套控制鋼索，取下先前的標(biāo)簽。襟翼在全收上位，調(diào)節(jié)松緊螺套讓每根鋼索張力保持30～40 磅，首先調(diào)節(jié)收上鋼索。斷開左邊滑輪傳動(dòng)桿。讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，襟翼放下大概20°左右，檢查每根襟翼鋼索張力。襟翼全收起。人工保持左邊襟翼在全收上位，重新調(diào)節(jié)傳動(dòng)桿。連上傳動(dòng)桿，擰緊鎖緊螺帽。安裝右邊襟翼傾斜儀，調(diào)節(jié)到0°。襟翼全放下，調(diào)節(jié)下位電門斷開電機(jī)，襟翼保持在30°，0°或-2°，重新檢查左邊襟翼，收放襟翼幾次重新檢查限位電門。

1.5 襟翼系統(tǒng)的工作原理

Cessna 172 飛機(jī)襟翼系統(tǒng)的控制主要由襟翼電動(dòng)機(jī)，調(diào)節(jié)螺釘、蝸桿螺套、曲柄、推拉桿等隨動(dòng)系統(tǒng)和電門托架、傳送組織、微動(dòng)電門和極限電門等指示系統(tǒng)組成。襟翼系統(tǒng)電機(jī)啟動(dòng)是由飛行操作者推動(dòng)控制手柄至目標(biāo)位置，利用手柄上帶動(dòng)隨動(dòng)指示系統(tǒng)中的凸輪，利用凸輪下壓微動(dòng)電門，遂將襟翼系統(tǒng)中的電路接通，襟翼電機(jī)開始啟動(dòng)[2]。

1.5.1 襟翼系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)原理

飛行操作者利用控制手柄接通襟翼電機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)襟翼操縱開關(guān)置于放下(收上)位置，電磁繼電器開始工作，電動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，隨后按下離合器。離合器工作后，電機(jī)工作利用隨動(dòng)系統(tǒng)控制襟翼的角度。當(dāng)飛機(jī)處于起飛狀態(tài)時(shí)，將襟翼的角度調(diào)整到19°～23°范圍之間，增大起飛升力。當(dāng)飛機(jī)降落狀態(tài)時(shí)，將襟翼角度調(diào)整至30°的位置，增加飛機(jī)阻力，縮短滑跑距離。當(dāng)飛機(jī)處于巡航狀態(tài)時(shí)，此時(shí)收起襟翼角度至0°。由此看出，通過襟翼電氣控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的配合工作，當(dāng)飛機(jī)處于不同狀態(tài)時(shí)，將襟翼放下至所需角度，為飛機(jī)提供升力或阻力。

1.5.2 襟翼收上/放下控制系統(tǒng)

收上過程：向上扳動(dòng)手柄時(shí)凸輪按壓收上微動(dòng)電門，電路接通，電機(jī)工作帶動(dòng)襟翼運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將彈簧歸位拖動(dòng)電機(jī)工作帶動(dòng)襟翼運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置反饋鋼索拖動(dòng)托架向下，直到放下微動(dòng)電門被釋放，襟翼停止運(yùn)動(dòng)。放下過程：向下扳動(dòng)手柄時(shí)凸輪按壓放下微動(dòng)電門，電路接通，電機(jī)工作帶動(dòng)襟翼運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置反饋鋼索拖動(dòng)電門托架向上運(yùn)動(dòng)，直到放下微動(dòng)電門被釋放，襟翼停止運(yùn)動(dòng)，但是無論是在0°還是30°時(shí)候，止動(dòng)過程都是對(duì)應(yīng)的收上或放下電門沒有被釋放，而是相應(yīng)的收上或放下極限電門被壓下。

在非收上和放下的極限位置區(qū)域內(nèi)，襟翼停止運(yùn)動(dòng)是由于襟翼到位后凸輪松開微動(dòng)電門，電路斷開而停止，并非在電機(jī)位置按住了收上或放下極限位置電門而停止。而當(dāng)襟翼手柄在全收上或者全放下位置時(shí)，凸輪會(huì)一直持續(xù)按住收上或放下微動(dòng)電門，襟翼的停止運(yùn)動(dòng)就是襟翼電機(jī)蝸桿上的凸輪壓住收上或放下極限電門由襟翼端切斷電路而停止?？偨Y(jié)就是襟翼停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，非極限位置時(shí)手柄端的微動(dòng)電門和電機(jī)端的極限電門均未被壓??；極限位置處時(shí)對(duì)應(yīng)兩端的電門都是處于被壓住的狀態(tài)[3]。

2 襟翼系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及原因分析

襟翼系統(tǒng)若出現(xiàn)故障直接關(guān)系到飛行員的生命安全，維修工作人員在工作中對(duì)襟翼系統(tǒng)的研究尤為重視。所以不可避免地需要了解其各種故障現(xiàn)象并做出準(zhǔn)確分析，襟翼故障常見的故障現(xiàn)象如下。

2.1 襟翼的行程不夠

工作中我們遇到了一起非典型的故障，發(fā)現(xiàn)襟翼收到極限位置時(shí)候并不是處于標(biāo)準(zhǔn)0°位置，而是處于偏下一點(diǎn)的位置，然后測(cè)量整個(gè)襟翼的行程不滿足標(biāo)準(zhǔn)范圍28°～30°，由于飛機(jī)出廠后并未動(dòng)過襟翼電機(jī)所以懷疑是襟翼的連桿端不標(biāo)準(zhǔn)，遂調(diào)節(jié)襟翼連桿后發(fā)現(xiàn)只能將襟翼整體上下移動(dòng)并不能調(diào)節(jié)行程。后調(diào)節(jié)襟翼電機(jī)的放下極限電門，出現(xiàn)了卡死的狀態(tài)且也不能滿足標(biāo)準(zhǔn)范圍。最后當(dāng)全收上后發(fā)現(xiàn)是襟翼端的收上極限電門并未被壓住，手柄端的收上微動(dòng)電門似乎沒有被持續(xù)壓住，當(dāng)人工按壓收上微動(dòng)電門，襟翼繼續(xù)往上收上了一點(diǎn)，問題就出在兩端的電門沒有配合好，襟翼手柄全收上位置時(shí)候沒有壓住微動(dòng)電門導(dǎo)致行程不夠。對(duì)于襟翼的這些問題，首先是要確保在全收上和全放下的時(shí)候，一定要確保對(duì)應(yīng)的微動(dòng)電門一直處于壓住狀態(tài)，然后整個(gè)行程的控制由襟翼電機(jī)端的極限電門控制。調(diào)節(jié)襟翼的連桿只能讓襟翼整體的上下移動(dòng)并不能影響行程的多少。

2.2 襟翼收不上，襟翼放不下

這兩種情況故障原因類似，可能的原因有襟翼電機(jī)故障，襟翼收上/放下微動(dòng)電門故障，收上/放下微動(dòng)電門安裝位置不當(dāng)。對(duì)于出現(xiàn)此類現(xiàn)象，一般來說收上/放下微動(dòng)同時(shí)出現(xiàn)故障的概率非常的低（收上/放下極限電門同理），當(dāng)按壓收上/放下微動(dòng)電門，襟翼均沒有反應(yīng)的時(shí)候更換襟翼電機(jī)，按壓其中一個(gè)微動(dòng)電門，襟翼有反應(yīng)的話，則更換另外一個(gè)微動(dòng)電門。觀察移動(dòng)襟翼手柄時(shí)，凸輪是否壓住了微動(dòng)電門，如沒有壓住，則是微動(dòng)電門的位置安裝不當(dāng)，需要調(diào)節(jié)到合適的位置。

2.3 襟翼指示指針與襟翼手柄位置不對(duì)應(yīng)

在這種情況下，一方面，襟翼手柄在長期使用過程中存在拉伸電門托架的彈簧松弛，拉力降低的情況。另一方面，維修人員在安裝電門托架時(shí)螺栓超荷，長期軸承過緊降低回彈度，此時(shí)利用潤滑可緩解狀況。無論遇到何種情況都可通過判斷襟翼位置與鋼索之間的夾緊長度，檢測(cè)襟翼指示與襟翼手柄是否處于理想位置。

2.4 襟翼出現(xiàn)扇扇子現(xiàn)象

襟翼位置手柄置于非收上和放下兩個(gè)極限位置的某個(gè)位置時(shí)，襟翼出現(xiàn)持續(xù)反復(fù)的上下擺動(dòng)，在這種情況下，可以利用通電測(cè)試檢測(cè)兩個(gè)微動(dòng)電門與凸輪間的位置變化，若凸輪的長度大于微動(dòng)電門的距離，可判定位置間距離過于緊密。在一個(gè)微動(dòng)電門還未完全松開時(shí)已經(jīng)壓住另外一個(gè)微動(dòng)電門。調(diào)整兩個(gè)微動(dòng)電門與凸輪的相對(duì)位置，通電收放正常。在維修過程中時(shí)刻關(guān)注襟翼微動(dòng)電門與凸輪的相對(duì)是否合適，若位置不合適，則會(huì)影響襟翼的收放運(yùn)動(dòng)。[4]

3 日常維護(hù)建議

針對(duì)以上襟翼系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象，為此提出以下幾點(diǎn)建議：（1）機(jī)體100 小時(shí)定期維修：檢查襟翼收放行程操縱良好、襟翼運(yùn)動(dòng)平順，沒有出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，檢查襟翼位置指示器指示正確，檢查襟翼電動(dòng)機(jī)構(gòu)、止動(dòng)電門、導(dǎo)線連接狀況良好，固定可靠，清潔、潤滑襟翼蝸桿螺紋，襟翼選擇指示器組件和電纜狀況良好，固定可靠[5]。（2）收放襟翼測(cè)試時(shí)，注意監(jiān)聽無線電。之前多次發(fā)生襟翼電機(jī)干擾無線電的故障。潤滑襟翼蝸桿前，應(yīng)先使用擦拭紙徹底清潔蝸桿。潤滑時(shí)使用適量的羅康363，避免過量的潤滑油進(jìn)入極限電門內(nèi)部，導(dǎo)致極限電門出現(xiàn)故障。微動(dòng)電門在安裝固定時(shí)，力度要適中，力度過大可能造成電門外殼體裂紋。（3）收上/放下微動(dòng)電門與凸輪的間隙要適當(dāng)，間隙過大時(shí)會(huì)增加手柄空行程，間隙過小時(shí)可能出現(xiàn)“扇扇子”現(xiàn)象。收上/放下微動(dòng)電門上連接的導(dǎo)線需注意螺絲是否松動(dòng)，如果有松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致收上或放下出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞的情況，甚至出現(xiàn)跳火現(xiàn)象，且由于固定螺絲小，位置刁鉆，如果脫落只有將微動(dòng)電門拆下才能恢復(fù)，非常費(fèi)時(shí)，所以最好在100 小時(shí)定期維護(hù)時(shí)候檢查是否出現(xiàn)螺絲松動(dòng)的情況并及時(shí)處理。

4 結(jié)語

CESSNA172 在國內(nèi)主要是用于培養(yǎng)飛行學(xué)員的初級(jí)教練機(jī)，對(duì)于襟翼的使用又多用于起飛降落的關(guān)鍵階段。飛機(jī)的襟翼系統(tǒng)雖然非常簡(jiǎn)單，但是出現(xiàn)故障的類型卻是呈現(xiàn)多樣化，通過本文介紹的整個(gè)襟翼系統(tǒng)的組成和工作原理，以及一些常見故障，方便維護(hù)人員能夠更加深入地認(rèn)識(shí)到該機(jī)的襟翼系統(tǒng)，以及能夠在出現(xiàn)有關(guān)襟翼故障的現(xiàn)象時(shí)把握故障的本質(zhì)，從而快速解決問題。最后，對(duì)于日常維護(hù)，只有做到平時(shí)好好維護(hù)，才能防患于未然，減少出現(xiàn)故障的次數(shù)，保證飛行安全。