淺析通航地平儀結(jié)構(gòu)及常見故障檢修

陳蘭英

摘 要：本文介紹了航空地平儀功能、結(jié)構(gòu)及工作原理；對常見電動和氣動地平儀進(jìn)行了介紹；搜集、整理、分類航空地平儀常見故障，在航空地平儀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將故障類型分為陀螺轉(zhuǎn)子、陀螺內(nèi)外框以及其他3個方面。針對3個方面故障進(jìn)行了較為詳細(xì)的剖析，包括故障成因、故障部位并給出相應(yīng)的維修措施。本文為通用飛機(jī)上安裝的航空地平儀提供了重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：航空地平儀 故障類型 檢修

中圖分類號：V24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（b）-0113-03

航空地平儀又稱陀螺地平儀或垂直陀螺儀，是應(yīng)用三自由度陀螺原理做成的陀螺儀表。它能夠在飛機(jī)上建立一個精確而穩(wěn)定的垂線或水平基準(zhǔn)，用來測量飛機(jī)的俯仰角和傾斜角。給飛行員提供直觀的飛機(jī)姿態(tài)信息[1]。航空地平儀是航空儀表中的最重要的儀表之一。在通用航空領(lǐng)域中，地平儀的結(jié)構(gòu)較之大型客機(jī)，要簡單得多。它往往只是一個獨(dú)立的個體，獨(dú)立工作，直觀的給飛行員提供飛機(jī)的俯仰，傾斜等駕駛姿態(tài)，即直讀式基準(zhǔn)儀表[2]。本文要探討的正是這種通用航空中常用的直讀式陀螺儀表的常見故障及修理方法。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

在實(shí)際的通用飛機(jī)維修工作中，對于陀螺儀表的分類。可以根據(jù)其驅(qū)動轉(zhuǎn)子方式不同而籠統(tǒng)的分為兩類：一類是電動地平儀。顧名思義，電動地平儀的轉(zhuǎn)子是由飛機(jī)直流電網(wǎng)提供的電能驅(qū)動。而另一類是氣動地平儀。它是在飛機(jī)發(fā)動機(jī)起動以后，由真空系統(tǒng)提供氣源，驅(qū)動氣動地平儀內(nèi)的陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的[3]。不需直接供電即可工作。因此，氣動地平儀是最基本而又最方便使用的一類地平儀了。

結(jié)構(gòu)及工作原理：下面對兩種地平儀的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行簡單的分析。圖1為一款通用飛機(jī)上常見的某公司生產(chǎn)的電動地平儀：

圖1可以把整個電動地平儀內(nèi)部分為三大部分：陀螺房、內(nèi)外框和電路板。核心當(dāng)然是陀螺房，陀螺轉(zhuǎn)子垂直安裝在陀螺房內(nèi)，陀螺房橫向安裝在內(nèi)框上。而內(nèi)框則縱向安裝在外框上，這就構(gòu)成了三自由度陀螺。

指示飛行姿態(tài)的“小飛機(jī)”安裝在內(nèi)框上，而刻度盤則固定在外框上。當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)而沒有施加任何外力時，整個系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。而給外框或內(nèi)框施加一個外力時，由于陀螺的進(jìn)動特性，陀螺的內(nèi)框或外框就會發(fā)生進(jìn)動，固定在內(nèi)框上的小飛機(jī)將會隨著進(jìn)動而改變指示的俯仰角和傾斜角[4-5]。

電動地平儀的電路板功能是把輸入的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，再把交流電供給陀螺轉(zhuǎn)子內(nèi)的線圈，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)。圖2為通用飛機(jī)上選裝的最常見氣動地平儀結(jié)構(gòu)。

從結(jié)構(gòu)圖2可以看出，氣動地平儀的后面有至少三個接頭，一個AIR接頭和大氣相連，而一個VAC接頭則和真空氣源相連，第三個接頭通常作為檢測真空度用。而在地平儀的內(nèi)部，陀螺房的內(nèi)部和VAC相連。外部和AIR相連，這就在陀螺房內(nèi)外形成一個壓差，驅(qū)動陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)仄絻x正常工作以后，即可指示飛機(jī)的飛行姿態(tài)。

2 常見故障及檢修

不管是電動還是氣動地平儀，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)差不多，只是驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動源不同。在修理中也有很多共同的特征。下面針對日常修理中遇到的各種故障及修理方法做分析，從地平儀的結(jié)構(gòu)上來分析它的故障及修理方法。

2.1 陀螺轉(zhuǎn)子

陀螺轉(zhuǎn)子是地平儀的心臟，是地平儀工作的基礎(chǔ)。常見的陀螺故障是轉(zhuǎn)子卡死，轉(zhuǎn)不起來。究其原因則可能有兩種，一種是轉(zhuǎn)子軸承損壞，致使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來；另一種是轉(zhuǎn)子軸承由于長時間在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)，空氣中的灰塵或其他雜質(zhì)進(jìn)到軸承里面，污染了軸承，導(dǎo)致軸承卡死不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。針對這兩種原因，首先，若是軸承已經(jīng)損壞，就只有更換軸承。而后一種就需要用干凈的專用航空清洗汽油對它進(jìn)行清洗，直到軸承性能達(dá)到要求。在維修過程中常見的不工作或氣動地平儀打轉(zhuǎn)，多是陀螺轉(zhuǎn)子不能正常工作引起的。另一陀螺轉(zhuǎn)子引起的常見的故障是刻度盤抖動。刻度盤抖動多是由于轉(zhuǎn)子軸承的不平衡引起的。人們知道正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的陀螺轉(zhuǎn)子速度高達(dá)20000多轉(zhuǎn)每分鐘。轉(zhuǎn)子軸承的一點(diǎn)點(diǎn)不平衡都會引起轉(zhuǎn)子的抖動。繼而帶動刻度盤抖動。解決它的最好辦法就是對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡。減小轉(zhuǎn)子的不平衡量。現(xiàn)在的工作中，轉(zhuǎn)子的動平衡多用動平衡機(jī)來完成。

2.2 陀螺內(nèi)外框

陀螺儀表要如何精準(zhǔn)地反映出飛機(jī)的俯仰和傾斜姿態(tài)。陀螺儀表的基準(zhǔn)刻度盤安裝在外框，而指示飛機(jī)姿態(tài)的“小飛機(jī)”安裝在內(nèi)框上。要想“小飛機(jī)”準(zhǔn)確地反映飛機(jī)的姿態(tài)，對內(nèi)外框的要求是很高的。主要體現(xiàn)在內(nèi)外框的靜平衡和內(nèi)外框的靈活性上。常見的由內(nèi)外框靜平衡引起的故障有：工作中陀螺倒向一邊不能指示水平。陀螺儀表斷電（或氣源）的時候陀螺儀表飛轉(zhuǎn)。陀螺儀表在設(shè)計(jì)的時候往往會根據(jù)需要刻意加重陀螺房下邊重量，來保證陀螺更穩(wěn)定和不打轉(zhuǎn)，這就需要在分解的時候記錄下該儀表的配重值，在安裝的時候也按照該配重值進(jìn)行安裝，這樣就不會出現(xiàn)陀螺房大的偏倒，內(nèi)外框的靜平衡也是導(dǎo)致陀螺偏轉(zhuǎn)的重要原因，因此需要在安裝的過程中盡量做好靜平衡。

陀螺內(nèi)外框的靈活性包括內(nèi)外框軸承的靈活性，修正片的靈活性，已經(jīng)刻度盤安裝不能有大的摩擦。常見的由靈活性導(dǎo)致的故障有：陀螺儀表指示姿態(tài)漂移、不穩(wěn)定。修理中若出現(xiàn)姿態(tài)不穩(wěn)定、漂移的故障，首先要考慮內(nèi)外框是否有摩擦，需要對內(nèi)外框的軸承進(jìn)行清潔或更換，保證軸承的靈活度。對修正片進(jìn)行清潔并堅(jiān)持修正片是否有摩擦。最后還需要確保內(nèi)外框的間隙合適，通常要求內(nèi)框間隙達(dá)到0.003～0.015mm，外框間隙可適當(dāng)放大到0.076～0.127mm。內(nèi)外框間隙不能太大，太大會造成飛機(jī)傾斜時陀螺房左右位移，誤差大是可想而知的。而間隙太小則會引起摩擦，導(dǎo)致姿態(tài)指示不準(zhǔn)確。

2.3 其他故障

電動地平儀的其他故障主要是來源于電路板。其電路板原理圖如圖3所示。通常電動地平儀的電路板的功用，只是給陀螺轉(zhuǎn)子提供電源，它的另一個功效是給陀螺儀表提供旗警告信號。當(dāng)電源失效，陀螺不轉(zhuǎn)或陀螺轉(zhuǎn)速過低，供給陀螺轉(zhuǎn)子線圈的電源低于一定的值時，地平儀警告旗就會出現(xiàn)，提醒飛行員，該地平儀工作不正常。地平儀指示的姿態(tài)不能作為飛行的參考。

與電動地平儀不同，氣動地平儀需要在一個密閉的氣路循環(huán)系統(tǒng)中才能更好地工作，在維修過程中，需要特別檢查殼體的密封性和陀螺正常運(yùn)轉(zhuǎn)時氣源的流量情況。這兩項(xiàng)檢查都是為了保證氣動陀螺轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn)的參考值。密封性差或正常運(yùn)轉(zhuǎn)時氣流流量值很大，則說明殼體處于不密封狀態(tài)，由此可能導(dǎo)致陀螺轉(zhuǎn)速達(dá)不到要求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)殼體有不密封時，需要檢查密封膠圈是否有破損，若有，則要更換。檢查接頭有無松動以及殼體有無裂紋等。

3 結(jié)語

綜上所述，通用飛機(jī)上安裝的航空地平儀，雖然結(jié)構(gòu)相對簡單。但其故障發(fā)生的原因也是多方面的，有的故障明顯排除簡單，有的故障隱蔽排查困難。只有搞清其工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，弄懂各組成結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致的故障現(xiàn)象，才能有的放矢，比較順利地排除故障，完成修理工作。

參考文獻(xiàn)

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