某型民用飛機(jī)剎車系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

鄭德星

摘 要：剎車系統(tǒng)是為飛機(jī)在滑行或拖行時(shí)提供制動(dòng)力的重要系統(tǒng)，在試飛過(guò)程中曾發(fā)生過(guò)多次剎車故障，其中大部分發(fā)生在滑行階段。本為對(duì)剎車系統(tǒng)和曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障進(jìn)行討論和分析。

關(guān)鍵詞：剎車系統(tǒng)；故障；分析

中圖分類號(hào)：TH l37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）21-0057-02

1 引言

民用飛機(jī)自試飛開(kāi)始，該飛機(jī)剎車系統(tǒng)故障頻現(xiàn)，一直困擾著在一線的工作人員，新機(jī)型試飛之初手冊(cè)維護(hù)的相關(guān)手冊(cè)均不俱全，需要對(duì)故障進(jìn)行總結(jié)歸納。該飛機(jī)采用先進(jìn)的數(shù)字式、集成式電傳液壓控制剎車系統(tǒng)，國(guó)外發(fā)展該方面研究比較成熟，國(guó)內(nèi)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)的較少。本文主要對(duì)數(shù)字式、集成式電傳液壓控制剎車系統(tǒng)常見(jiàn)的故障進(jìn)行歸納、分析，為排除剎車系統(tǒng)故障提供思路，為保障飛機(jī)正常飛行提供支持。

2 剎車系統(tǒng)概述

2.1 剎車系統(tǒng)描述

民用飛機(jī)使用的是數(shù)字式、集成式電傳液壓控制剎車系統(tǒng)，集成了防滑剎車和自動(dòng)剎車功能。機(jī)輪剎車系統(tǒng)由1#液壓能源系統(tǒng)和2#液壓能源系統(tǒng)同時(shí)供壓，采用兩套電源供電，系統(tǒng)有在線自檢功能，系統(tǒng)的狀態(tài)信息和故障信息可以在EICAS中顯示。

2.2 剎車系統(tǒng)工作模式

機(jī)輪剎車系統(tǒng)有3種工作模式：正常剎車，自動(dòng)剎車和停機(jī)/應(yīng)急剎車。

正常剎車通過(guò)駕駛員操縱剎車腳蹬實(shí)現(xiàn)，采用電傳剎車技術(shù)，具有數(shù)字式防滑剎車功能。剎車時(shí)，安裝在剎車腳蹬下的腳蹬位移傳感器感受駕駛員的剎車力，輸出與腳蹬力成正比的電信號(hào)給剎車控制組件（BCU），BCU首先接通切斷閥，接通液壓油路，然后控制剎車控制閥輸出剎車壓力給剎車裝置，同時(shí)機(jī)輪速度傳感器也將機(jī)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)送給BCU，BCU通過(guò)對(duì)比運(yùn)算，控制輸出到剎車控制閥的電流信號(hào)大小，從而控制剎車壓力。

自動(dòng)剎車通過(guò)操縱自動(dòng)剎車選擇開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，無(wú)須踩動(dòng)剎車腳蹬，在進(jìn)行自動(dòng)剎車時(shí)，防滑系統(tǒng)繼續(xù)起控制作用。自動(dòng)剎車選擇開(kāi)關(guān)是旋鈕式開(kāi)關(guān)，共有5個(gè)檔位，分別是“OFF”、“LO”、“MED”、“HI”和“RTO”，對(duì)應(yīng)于不同的減速率設(shè)置。

停機(jī)/應(yīng)急剎車是人工操縱、推拉鋼索傳動(dòng)、液壓作動(dòng)的系統(tǒng)，停機(jī)或應(yīng)急剎車時(shí)由剎車蓄壓器提供液壓能源，可以進(jìn)行不少于8h的停機(jī)剎車。停機(jī)/應(yīng)急剎車壓力與停機(jī)/應(yīng)急剎車手柄的行程成正比。

2.3 剎車系統(tǒng)輔助功能

起落架收起止轉(zhuǎn)剎車功能是在起落架收上時(shí)，BCU輸出剎車壓力，使主機(jī)輪在進(jìn)入輪艙前停止旋轉(zhuǎn)。

接地保護(hù)功能是在著陸剎車時(shí)，防止在飛機(jī)接地前或機(jī)輪起轉(zhuǎn)前施加剎車。

機(jī)輪交叉保護(hù)功能是當(dāng)成對(duì)保護(hù)的機(jī)輪中一個(gè)機(jī)輪速度低于另一個(gè)機(jī)輪速度30%時(shí)，BCU將釋放掉轉(zhuǎn)速低的機(jī)輪的剎車壓力，恢復(fù)機(jī)輪轉(zhuǎn)速。

3 剎車系統(tǒng)故障分析

3.1 剎車系統(tǒng)故障案例1-機(jī)械元件失效

飛機(jī)中速滑行試驗(yàn)，駕駛艙的EICAS上顯示內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車溫度差值大，差值高達(dá)70～110攝氏度。由于飛機(jī)滑行時(shí)氣流對(duì)機(jī)輪的作用，外側(cè)機(jī)輪冷卻的效果比內(nèi)側(cè)機(jī)輪冷卻效果要好，即外側(cè)機(jī)輪剎車溫度低于內(nèi)側(cè)機(jī)輪剎車溫度，一般中速滑行時(shí)，內(nèi)外側(cè)溫度差值在50攝氏度以內(nèi)。此次差值高于平常出現(xiàn)的差值，肯定有其他的原因造成。

在滑行停機(jī)后查看中央維護(hù)系統(tǒng)（CMS）剎車頁(yè)顯示停機(jī)剎車時(shí)內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車壓力差值小，正常剎車時(shí)同側(cè)的內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車壓力差值大，內(nèi)側(cè)值較小，較小的值已超出機(jī)上功能試驗(yàn)程序（OATP）的要求，需進(jìn)行排除該故障，可能該故障就是引起剎車溫度差值大的原因。內(nèi)側(cè)機(jī)輪（左內(nèi)和右內(nèi)）剎車壓力由1號(hào)液壓系統(tǒng)供壓，外側(cè)機(jī)輪（左外和右外）剎車壓力由2號(hào)液壓系統(tǒng)供壓。首先檢查1號(hào)和2號(hào)液壓系統(tǒng)供壓情況，經(jīng)檢查，供壓壓力正常，壓力為3000±100psi。在停機(jī)情況下，使用停機(jī)剎車時(shí)內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車壓力差值小，因此停機(jī)剎車管路通暢無(wú)堵塞，停機(jī)剎車閥等元件功能正常。而正常剎車時(shí)同側(cè)主起落架的內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車壓力差值大，內(nèi)側(cè)值較小，較小的值已超出機(jī)上功能試驗(yàn)程序（OATP）的要求。

從圖1可以看出正/副駕駛員的左/右腳蹬的位移量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸給BCU，BCU綜合WOW（空地信號(hào)）、輪速等信號(hào)影響，產(chǎn)生控制電流量，通過(guò)閥內(nèi)的電磁線圈控制左/右主起落架的內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車控制閥開(kāi)度，調(diào)節(jié)下游剎車管路液壓壓力，經(jīng)剎車組件（剎車作動(dòng)筒、剎車盤等）將機(jī)輪滾動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為剎車盤的動(dòng)盤與靜盤之間的摩擦能，摩擦產(chǎn)生熱，使機(jī)輪溫度升高。

在停機(jī)狀態(tài)下，可以不考慮輪速和WOW因素，踩正/副駕駛員左腳蹬進(jìn)行正常剎車時(shí)，左側(cè)起落架的內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車壓力差值小，同理踩右腳蹬時(shí)，右側(cè)起落架的內(nèi)外側(cè)機(jī)輪剎車壓力差值小。因此可以判定該故障是由于內(nèi)側(cè)剎車線路或內(nèi)側(cè)剎車管路或管路元件失效或BCU失效造成。

在排故過(guò)程中，本著先易后難的原則，首先檢查剎車管路是否存在泄漏或滲漏，然后將內(nèi)外側(cè)的剎車控制閥進(jìn)行互換，恢復(fù)好剎車系統(tǒng)后進(jìn)行正常剎車，發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移至外側(cè)。因此確定故障位置，即內(nèi)側(cè)剎車控制閥。

3.2 剎車系統(tǒng)故障案例2-電子元件硬件失效

滑行過(guò)程中同時(shí)出現(xiàn)“BRAKE ONE SYS FAIL”和“AUTOBRAKE FAIL”信息。出現(xiàn)“AUTOBRAKE FAIL”的邏輯：BCU1或BCU2中任一個(gè)模塊檢測(cè)到自動(dòng)剎車功能或自動(dòng)剎車的外部LRU的一個(gè)錯(cuò)誤，則顯示該信息。出現(xiàn)“BRAKE ONE SYS FAIL”的邏輯：只要BCU1或BCU2任一個(gè)模塊失效將顯示該信息。出現(xiàn)“BRAKE ONE SYS FAIL”的條件：

（1）任一個(gè)模塊失去電源；

（2）任一個(gè)模塊丟失系統(tǒng)信號(hào)；

（3）來(lái)自任一個(gè)模塊的“Antiskid Fail”；

（4）任一個(gè)模塊丟失ARINC 429數(shù)據(jù)；

（5）單個(gè)剎車失去功能。

在排故過(guò)程中，根據(jù)統(tǒng)計(jì)類似發(fā)生的故障，對(duì)故障率大的元件先進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)以上的邏輯和條件，所有的故障原因指向都與剎車控制組件BCU有關(guān)，且類似故障情況下，BCU故障率大。因此先對(duì)BCU及相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。本著先易后難的原則，先測(cè)量BCU電源，使用萬(wàn)用表測(cè)量BCU插座內(nèi)的電源插孔，結(jié)果正常，然后更換BCU，上機(jī)重新測(cè)試，故障信息消失，功能正常。

4 剎車系統(tǒng)故障原因

在試飛過(guò)程中，曾發(fā)生過(guò)多次故障，根據(jù)發(fā)生故障的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后分類，可以分為電子元件故障引起的失效、機(jī)械元件故障引起的失效、丟失或錯(cuò)誤的信號(hào)引起的失效。

（1）電子元件引起的失效，以分為電子元件的硬件故障和軟件缺陷。此類失效只能通過(guò)更換電子元件或升級(jí)軟件版本來(lái)解決相應(yīng)的故障失效。

（2）機(jī)械元件故障引起的失效，可分為機(jī)械元件內(nèi)部線圈老化或短路、毛刺等自身原因和液壓工作油液污染物，如油液中含水、金屬微粒、空氣等引起的故障。前者引起的故障在新飛機(jī)試飛上發(fā)生較少，而后者比較多見(jiàn)。

（3）丟失或錯(cuò)誤的信號(hào)引起的失效。剎車系統(tǒng)的信號(hào)分為硬線信號(hào)和總線信號(hào)兩種。硬線信號(hào)為傳感器直接通過(guò)導(dǎo)線以離散、模擬形式傳輸給剎車控制組件的信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)處理后傳給飛機(jī)數(shù)據(jù)總線供其他系統(tǒng)使用。總線信號(hào)為其他系統(tǒng)通過(guò)飛機(jī)數(shù)據(jù)總線傳輸給剎車控制組件的信號(hào)。

丟失或錯(cuò)誤的信號(hào)都會(huì)引起剎車系統(tǒng)部分或全部功能失效，此類失效按事件型故障處理。根據(jù)自身的BIT自檢測(cè)系統(tǒng)和機(jī)外數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，辨別真假信號(hào)，并在EICAS上顯示相應(yīng)的CAS信息，提示駕駛員和排故人員，判斷故障發(fā)生的原因，然后實(shí)施相應(yīng)的排故措施。

5 結(jié)語(yǔ)

剎車的重要性在航空業(yè)顯而易見(jiàn)。在飛機(jī)高速滑行過(guò)程中，必須保證剎車性能良好。

第一，檢查剎車管路的密封性，觀察是否出現(xiàn)漏油。剎車系統(tǒng)靠液壓回路驅(qū)動(dòng)，一旦油路發(fā)生泄漏則剎車肯定失靈，后果不堪設(shè)想。

第二，檢查剎車盤指示桿，不能超過(guò)規(guī)定值。磨損嚴(yán)重的剎車片只能換掉。

第三，定期檢查油液污染度，將污染度影響降低到最小，有條件的，可使用先進(jìn)的在線檢測(cè)污染度設(shè)備進(jìn)行不定期的檢測(cè)。

第四，剎車管路或元件更換維護(hù)過(guò)程中，在拆裝維護(hù)時(shí)，注意環(huán)境中的外來(lái)污染物，選擇干凈、無(wú)風(fēng)、灰塵少，人員活動(dòng)少的環(huán)境。更換維護(hù)工作完成后，必須進(jìn)行系統(tǒng)放氣工作，并完成飛機(jī)上電對(duì)整個(gè)剎車系統(tǒng)相應(yīng)的功能試驗(yàn)，保證維護(hù)工作后剎車系統(tǒng)工作正常。

第五，熟練掌握剎車系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯，結(jié)合中央維護(hù)系統(tǒng)，分析故障的原因，判斷故障發(fā)生的位置，有利于提高排故效率。

第六，統(tǒng)計(jì)故障發(fā)生的原因和位置，有利于故障快速定位，提高工作效率，提高飛機(jī)出勤率。

第七，在成熟的飛機(jī)機(jī)型，熟練使用飛機(jī)維修相關(guān)手冊(cè)，是提高排故效率的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院《試飛用地勤培訓(xùn)資料》.