三余度舵機(jī)典型故障分析與排除

■ 黃興 周虎/國營蕪湖機(jī)械廠

某型飛機(jī)三余度舵機(jī)是航向操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理較為復(fù)雜，且直接與操縱系統(tǒng)執(zhí)行部件相連，接收飛行控制系統(tǒng)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)方向舵面的控制。因此，其工作可靠性和穩(wěn)定性不僅對(duì)飛行控制系統(tǒng)至關(guān)重要，而且直接影響著飛機(jī)飛行品質(zhì)和安全。

1 典型故障

該舵機(jī)在內(nèi)外場使用過程中，主要出現(xiàn)滲漏油、對(duì)應(yīng)通道故障燈報(bào)故、單通道調(diào)整方向舵角度僅能到達(dá)14°且自動(dòng)回中等三種典型故障。

2 故障原因分析與排除

2.1 滲漏油故障

1） 伺服閥與通道組件結(jié)合面滲漏油

a. 故障分析

故障原因可能為該處密封圈裝配被切損、伺服閥和通道組件密封結(jié)合面平面度超差以及兩者平面存在超技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的橫縱向劃痕、密封槽深度尺寸超差引起的密封圈突出量不足。

b. 排除方法

更換損壞的密封圈；對(duì)伺服閥底面以及與其配合密封的通道組件平面進(jìn)行配磨，使平面度滿足要求；磨修上述兩密封平面以去除橫縱向劃痕；測量密封圈裝配槽尺寸，選配凸出量符合要求的密封圈進(jìn)行裝配。

2） 通道組件與底座組件結(jié)合面滲漏油

a. 故障分析

故障原因可能為通道組件與底座組件結(jié)合面處密封圈制造缺陷或被切損，或者兩組件連接的油孔內(nèi)部有貫穿性劃痕。

b. 排除方法

更換對(duì)應(yīng)缺陷或損壞密封圈；研磨連接油孔表面至無明顯縱向劃傷，磨修時(shí)需注意該油孔不能磨修過多，否則會(huì)因油孔尺寸被磨大導(dǎo)致密封圈壓縮量不足而再次出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象。

3） 機(jī)上“假滲油故障”

除以上由自身問題引發(fā)的滲漏油故障外，該舵機(jī)在內(nèi)外場使用過程中還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)“假滲油故障”，表現(xiàn)為在加壓試驗(yàn)時(shí)各通道組件之間有液壓油滲出，但停止后不再有新液壓油出現(xiàn)。

a. 故障分析

這種假故障的主要原因?yàn)闄C(jī)上拆裝三余度舵機(jī)周圍液壓系統(tǒng)部附件時(shí)未對(duì)三余度舵機(jī)進(jìn)行應(yīng)有的防護(hù)，而使液壓油落入三余度舵機(jī)。因?yàn)槿喽榷鏅C(jī)各通道組件之間的溝槽較深，一旦有液壓油進(jìn)入，液壓油將在通道組件之間蔓延，形成半固態(tài)油污。加壓試驗(yàn)時(shí)，因三余度舵機(jī)工作發(fā)熱，使半固態(tài)油污融化并逐漸滲出；而在試驗(yàn)停止、溫度降低后，液壓油又重新變?yōu)榘牍虘B(tài)，不再滲出。對(duì)外表現(xiàn)為產(chǎn)品存在滲漏油問題，但實(shí)質(zhì)是一種假故障。

b.排除方法

在拆裝三余度舵機(jī)附近液壓系統(tǒng)部附件時(shí)，注意對(duì)舵機(jī)做好防護(hù)，例如，可以用塑料布等物體將其遮蓋，防止液壓油進(jìn)入。

2.2 對(duì)應(yīng)通道故障燈報(bào)故

報(bào)故的原因可能由通道組件零偏差值超差、傳感器短斷路、微動(dòng)開關(guān)行程及間隙偏小、電磁開關(guān)故障等原因引發(fā)。

1） 通道組件零偏差值超差

a.故障分析

三個(gè)通道組件零偏差值的要求為不大于7.5mA，此要求是為了保證三余度舵機(jī)三個(gè)通道組件活塞桿在相同控制指令信號(hào)下保持同進(jìn)同出，步調(diào)一致。由于三個(gè)通道組件活塞桿固定在同一個(gè)回中搖臂上，當(dāng)零偏差值超差時(shí)，通道組件運(yùn)動(dòng)速度不一致，在運(yùn)動(dòng)中形成“力紛爭”現(xiàn)象，導(dǎo)致通道組件拉桿與活塞桿之間不再剛性，形成相對(duì)位移，觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)，燃亮故障燈。

b. 排除方法

將零偏差值調(diào)整至規(guī)定范圍，并盡量處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)。

2） 傳感器短斷路

a. 故障分析

圖1 三余度舵機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖2 故障舵機(jī)與正常舵機(jī)墊塊裝配狀態(tài)對(duì)比

圖3 制動(dòng)器中墊塊定位孔孔距尺寸對(duì)比

當(dāng)傳感器出現(xiàn)短斷路時(shí)，無法將舵機(jī)動(dòng)作信號(hào)正確反饋給電傳計(jì)算機(jī)，因此會(huì)出現(xiàn)故障通道組件反饋信號(hào)與其余通道組件反饋信號(hào)有較大差異現(xiàn)象，進(jìn)而使+27V電壓信號(hào)被飛行控制系統(tǒng)切斷，導(dǎo)致該通道組件不能正常參與工作，燃亮故障燈。

b. 排除方法

查找短斷路故障導(dǎo)線，重新焊接或更換部件。

3） 微動(dòng)開關(guān)行程及間隙偏小

a. 故障分析

圖4 兩墊塊尺寸對(duì)比

三個(gè)通道組件各有1個(gè)微動(dòng)開關(guān)，其工作原理為：當(dāng)通道組件活塞桿與拉桿出現(xiàn)相對(duì)位移達(dá)3.2～4.5mm時(shí)，拉桿帶動(dòng)其中的鋼球運(yùn)動(dòng)觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)，燃亮故障燈；當(dāng)微動(dòng)開關(guān)工作行程過小時(shí)，舵機(jī)正常工作時(shí)會(huì)觸發(fā)開關(guān)，燃亮故障燈；在活塞桿空擋位置時(shí)，微動(dòng)開關(guān)頂桿與其搖臂之間的間隙偏小，也會(huì)在舵機(jī)工作時(shí)觸發(fā)開關(guān)，燃亮故障燈。

b. 排除方法

調(diào)整微動(dòng)開關(guān)啟動(dòng)行程、空檔時(shí)間隙至規(guī)定范圍。

2.3 單通道調(diào)整方向舵角度只能到達(dá)14?且自動(dòng)回中故障

a. 故障現(xiàn)象

某架飛機(jī)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，單通道調(diào)整方向舵時(shí)，向左最大只能偏轉(zhuǎn)14?（工藝要求需偏轉(zhuǎn)到16?后進(jìn)行相關(guān)性能檢查），且到14?后方向舵自動(dòng)回到中位。

b. 故障分析

將三余度舵機(jī)返回內(nèi)場，在模擬機(jī)上檢查單通道工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)此時(shí)回中搖臂輸出行程與三個(gè)通道同時(shí)工作時(shí)的輸出行程相比明顯偏變小。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，搖臂行程明顯變小的原因是其滾輪組件約在搖臂80%工作行程處觸碰到制動(dòng)器中靠近通道活塞一側(cè)的墊塊，運(yùn)動(dòng)受阻所致。正常工作時(shí)，滾輪組件只在搖臂極限行程處才會(huì)觸碰墊塊。

對(duì)故障舵機(jī)進(jìn)行分解（見圖1），對(duì)比故障舵機(jī)與正常舵機(jī)制動(dòng)器中兩墊塊裝配狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障舵機(jī)與正常舵機(jī)墊塊兩端的高度不一致（見圖2）；再分解制動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)其中的墊塊定位孔孔距與正常舵機(jī)不一致，經(jīng)測量，故障舵機(jī)兩墊塊定位孔距與圖紙規(guī)定相反（見圖3），正常舵機(jī)孔距2處為21mm，4處為23mm，故障舵機(jī)對(duì)應(yīng)的孔距1處為23mm，3處為21mm。

綜合分析可知，因故障舵機(jī)制動(dòng)器上兩墊塊定位孔距加工錯(cuò)誤，與圖紙要求呈相反狀態(tài)，導(dǎo)致兩墊塊位置裝配相反。因兩墊塊傾斜角度不一樣（見圖4），裝反后導(dǎo)致靠近活塞一側(cè)的墊塊比正常舵機(jī)墊塊高出約5mm，導(dǎo)致回中搖臂滾輪約在回中搖臂80%行程處提前觸碰到墊塊，大大增加了運(yùn)動(dòng)阻力。活塞因運(yùn)動(dòng)受阻，無法正常反饋隨輸入指令同步變化的信號(hào)，被飛行控制系統(tǒng)表決模塊切斷+27V電壓信號(hào)，失去液壓驅(qū)動(dòng)力無法正常工作，回中搖臂在彈簧板的反作用力下回到中位，進(jìn)而使方向舵自動(dòng)回到中位。故障形式表現(xiàn)為單通道調(diào)整方向舵角度向左最大只能到14?后方向舵自動(dòng)回到中位。

c. 排除方法

選擇孔距加工符合圖樣要求的制動(dòng)器，重新裝配、調(diào)試。

[1]李曙林,賈連英.某型飛機(jī)構(gòu)造[Z].空軍工程學(xué)院，1998.