A320方向舵模擬排故系統設計

金 冉,趙彩霞,鄭步生（.南京航空航天大學金城學院,南京 56；.南京航空航天大學,南京 006）

A320方向舵模擬排故系統設計

金 冉1,趙彩霞1,鄭步生2
（1.南京航空航天大學金城學院,南京 211156；2.南京航空航天大學,南京 210016）

本文針對A320方向舵的主要故障進行了模擬排故系統的設計。首先研究了方向舵常見故障的排故流程。然后在理論研究的基礎上，設計了故障排除面板。用戶通過撥動故障面板上的開關進行故障設置，然后根據故障排除手冊（TSM）中的排故流程進行模擬排故。故障排除面板中結合了方向舵結構圖以及串并聯開關電路，所設計的電路在Proteus軟件中進行了仿真，結果證明設計的電路是正確的。

A320；方向舵；模擬排故；演示面板

1 引言

空客A320的方向舵位于垂直尾翼后部，是一個可以左右偏轉的舵面，由三個并列的伺服控制組件控制其偏轉。方向舵的作用是對飛機進行偏航操縱，修正飛機航向，主要用于角度較小的轉向，也可以與副翼一起進行大角度轉向。方向舵的操作涉及大量的部件，比如腳蹬、力量傳感器、機械差動組件、ADIRU（大氣資料慣性基準組件）、ELAC（升降舵副翼計算機）、FAC（飛行增穩計算機）、偏航阻尼伺服作動筒、人工感覺組件、定中機械、液壓伺服控制器等等，如圖1所示[1]。

圖1 A320方向舵操縱系統原理圖

方向舵部件一旦出現問題，則會影響飛機的飛行安全。方向舵的常見故障包括了機長和副駕駛腳蹬過硬，由方向舵引起的機身抖動，方向舵顯示器與方向舵配平指針不一致，方向舵配平超過限制，人工感覺載荷不符合標準，方向舵指示器指針波動，方向舵伺服控制器的單獨液壓系統不符合標準，偏航阻尼系統故障等等。本文針對方向舵的主要故障類型，研究了模擬排除故障的系統，設計了故障排除面板。使用者通過撥動故障面板上的開關進行故障的設置，然后根據TSM中的排故流程進行模擬排故。

圖3 腳蹬與鋼索連接圖

2 常見故障的排故方法

本文以這些故障類型中最典型的“機長和副駕駛腳蹬過硬”故障為例，說明系統和面板的設計。

排故的流程如圖2所示[2,3]。

（1）如果發現存在硬點，檢查腳蹬和鋼索之間的鏈接，脫開鋼索扇形盤與機械差動組件之間的桿（3）（見圖3）的下位點，移動方向舵腳蹬。

（2）如果硬點繼續存在，脫開可調節搖臂桿（2）（見圖3），移動方向舵腳蹬。具體操作如下：

如果發現存在硬點，脫開機長與副駕駛腳蹬之間的連接桿（1）（見圖3），移動機長腳蹬。如果硬點沒有找到，檢查副駕駛腳蹬，對腳蹬的機械部分進行故障檢查并做正確的處理。如果找到硬點，檢查機長腳蹬，對腳蹬的機械部分進行故障檢查并做正確的處理。連接桿（3）。

如果硬點沒有找到，連接桿（2）。

如果故障仍存在，對張力調節器，方向舵控制鋼索和滑輪進行目視檢查，確保鋼索準確地安裝在滑輪凹糟和張力調節器上，確保張力調節器上的位置指示器處于正確的調節范圍內。

如果張力調節器上的位置指示器不在正確的調節范圍內，對連接組件進行調整。

如果張力調節器上的位置指示器在正確的調節范圍內，連接桿（3）。

如果故障仍存在，對鋼索扇形盤和滑輪（4）（見圖3）進行目視檢查，確保鋼索準確地安裝在滑輪凹槽中和鋼索扇形盤上。檢查裝配和尺寸是否正確。

如果鋼索扇形盤的裝配和尺寸正確，對方向舵機械控制進行目視檢查，連接桿（3）。

如果鋼索扇形盤的裝配和尺寸不正確，檢查機械部分的故障并做正確處理，對鋼索連接組件進行調節，連接桿（3）。排故流程如圖4.4所示。如果找到硬點，連接桿（3），檢查配平作動筒，偏航阻尼器伺服作動筒，電磁閥的連接，脫開控制桿（配平作動筒，偏航阻尼器伺服作動筒和傳輸連接之間的桿（6）（見圖4），移動方向舵腳蹬。

如果找到硬點，脫開桿（7）（見圖4），移動方向舵腳蹬。

如果硬點沒找到，脫開偏航阻尼器的定中彈簧桿（9）（見圖4），手動確定搖臂（8）（見圖4）沒卡住。

如果沒找到硬點，更換偏航阻尼器定中彈簧桿，并連接桿（7）和桿（6）。

如果找到一個硬點，斷開并檢查偏航阻尼伺服致動器或傳感器的桿（4）。采取矯正措施，并連接桿。

如果發現硬點，連接桿（7），斷開桿（3）并且確保手動移動搖臂（10）（見圖4）。

如果沒有發現硬點，檢查桿（3）并且采取糾正措施。

如果找到一個硬點，斷開人工感覺彈簧桿，確保手動移動搖臂（11）（見圖4）。對以下組件進行故障排除，人工彈簧桿，電磁閥，微調螺旋千斤頂，以及配平致動器。采取正確的措施，替換有故障的系統，并且連接桿。

如果沒有發現硬點，檢查定心彈簧桿，行程限制裝置，伺服控制。手動測試中心彈簧桿（12）（見圖5）。

如果沒有發現硬點，在垂直尾翼對方向舵的機械聯動控制進行詳細目視檢查如果必要采取正確措施。檢查桿（6）及其附件，并連接桿（6）。

圖2 排故流程圖

如果發現硬點，從搖臂（13）上脫開中心彈簧（12）桿并測試桿，從桿（6）上移動鏈接。如果沒有發現硬點：更換定中彈簧桿（12）并連接桿（6）。如果發現硬點：鏈接定中彈簧桿（12），斷開桿（14）（15），確保搖臂（13）正確地鏈接在桿（14）上（見圖5）。

如果故障繼續存在，對行程限制器作一個機械檢查，確保桿（15）、（16）脫開，從行程限制器上脫開桿（16）。手動拉行程限制器控制桿，并確保該行程限制器在定心桿作用下，正確移動。

如果找到一個硬點，測試行程限制器，并且更換行程限制器，連接所有桿（15）、（16）、（6）。

如果硬點沒有被發現，那么對鏈接作機械檢查，確保（15）、（16）、（6）號桿脫開，脫開伺服作動器上的（17）（18）（19）號彈簧桿，手動確認（20）（21）（22）號搖臂的連接，同時確保各桿能靈活移動。

如果依然沒有發現硬點，檢查每個驅動彈簧桿和附件，如果必要，采取正確措施，并連接所有組件和桿。

如果找到硬點，對故障部分作檢查，采取正確措施，并連接所有的組件和桿。

圖4 配平作動筒、偏航阻尼器、伺服作動筒、電磁線圈連接圖

圖5 定中彈簧桿、行程限制器、伺服控制器連接圖

3 A320方向舵模擬排故系統的設計

本文設計的故障排除面板如圖6所示，用戶可以利用面板上的開關設置故障，并結合工卡排故流程進行模擬排故。設置故障時面板會有警告，排除故障后警告解除。

3.1 模擬排故面板設計

圖6 故障面板示意圖

本面板模擬的故障是“機長副駕駛腳蹬過硬”。面板上共有兩個區域：系統故障報警燈和方向舵機械連接圖。機械連接圖中引出的線框表示此部件可以設置故障開關，故障開關設置在圖6中標注文字的位置。如果用戶設置了故障，也就是斷開了某一開關，則面板上“系統故障報警燈”區域會有紅燈亮起；當故障排除時所有紅燈熄滅，只有“顯示系統正常”的綠燈保持亮著的狀態。紅燈在這一區域的安放位置是隨機的，且未做任何標注，所以當用戶排除故障時不會知道是哪個零件出現了問題，這一定程度上契合了實際情況。用戶通過撥動開關的方式對部件進行排故。

3.2 電路連接

電路圖7中的開關編號與圖6中的編號一致，分別表示對應的部件，開關斷開表示部件有故障，開關閉合表示部件無故障。當開關全部閉合，即表示整個系統無故障，此時沒有紅燈亮起；當有一個開關斷開時會有至少一個紅燈亮起。參考TSM給出的故障排除流程，按順序依次撥動開關，當某一開關被撥動后全部紅燈消失就代表該開關對應的組件有故障，如果仍然有紅燈亮著就表示故障不在此開關所對應的組件，將開關撥回原位后繼續檢查下一個組件，直至所有紅燈熄滅，綠燈亮起[4]。

圖7是根據設計的電路在Proteus軟件中搭建的模擬仿真圖，每個組件上設置一次故障，按照TSM給出的排故流程，進行模擬排故。結果表明每個組件上的故障都可以按照預定要求消除，電路可靠準確，目標可以實現。

圖7 故障電路連接

4 結論

本設計對方向舵主要故障的模擬排除進行了演示。研究了A320方向舵常見故障的排除方法，設計出了使用開關設置故障的模擬故障面板。經過Proteus軟件的模擬，證明該模擬排故系統的設計方案是可行的。

[1] A320 Technical Training Manual. Airbus Industrial[Z].

[2] A320 Trouble Shooting Manual. Airbus Industrial[Z].

[3] A320 Aircraft Maintenance Manual. Airbus Industrial[Z].

[4]秦曾煌.電工學電子技術.第七版[M].北京：高等教育出版社,2009.

金冉（1985-），女，江蘇啟東人，碩士，講師，主要從事：民航機務方向的科研和教學工作。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.025

江蘇省高校自然基金面上項目（15KJB590001）