飛控機(jī)械備份系統(tǒng)傳動組件不協(xié)調(diào)問題分析

丁林靜

(西飛公司，陜西西安，710000)

0 引言

某型機(jī)是我國在研的大型飛機(jī)，飛控系統(tǒng)是國內(nèi)大型飛機(jī)上采用的新技術(shù)，是關(guān)系到飛機(jī)任務(wù)執(zhí)行與安全的關(guān)鍵系統(tǒng)。在飛控系統(tǒng)中，飛控機(jī)械備份系統(tǒng)是在飛控電傳系統(tǒng)失效的緊急情況下使用的應(yīng)急系統(tǒng)，對飛機(jī)及機(jī)上人員的安全更是至關(guān)重要。在研制階段，由于各種因素的影響，導(dǎo)致在鋼索傳動裝置安裝時無法達(dá)到設(shè)計要求，出現(xiàn)了鋼索導(dǎo)向板、防護(hù)圈以及鋼索不協(xié)調(diào)問題，嚴(yán)重影響了飛機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量和進(jìn)度，給飛機(jī)研制、生產(chǎn)帶來了一系列的問題。因此，分析導(dǎo)致機(jī)械備份系統(tǒng)鋼索導(dǎo)向板、防護(hù)圈以及鋼索不協(xié)調(diào)問題的原因，找出解決該問題的措施，對于飛機(jī)的研制生產(chǎn)具有重要作用。

1 飛控機(jī)械備份系統(tǒng)簡介

飛控系統(tǒng)是目前國內(nèi)外先進(jìn)飛機(jī)上采用的機(jī)電一體化技術(shù)。飛控機(jī)械備份系統(tǒng)作為飛控系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，其功用是確保電傳飛控失效時飛機(jī)能夠安全著陸，按照飛機(jī)操縱性能完整性和可靠性要求，升降舵、副翼、下方向舵和水平安定面均配有機(jī)械備份操縱系統(tǒng)，主要包括駕駛艙操縱系統(tǒng)、鋼索傳動裝置、作動器系統(tǒng)。鋼索傳動裝置作為機(jī)械備份系統(tǒng)的重要組成部分，布置于駕駛艙、機(jī)身、機(jī)翼及尾翼等部位。鋼索傳動裝置主要包括滑輪、扇形輪、支架、鋼索組件、拉桿、搖臂、張力調(diào)節(jié)器、傳動比調(diào)節(jié)裝置、反向搖臂等，在機(jī)身段還包括導(dǎo)向板和防護(hù)圈裝置，用于飛機(jī)在起飛、著陸、飛行或飛機(jī)顫震時鋼索運動方向和位置的導(dǎo)向、防護(hù)，從而防止鋼索與機(jī)構(gòu)或其它零部件、附件發(fā)生干涉，避免飛機(jī)操縱風(fēng)險。

2 故障現(xiàn)象

該型機(jī)研制以來，多架飛機(jī)飛控系統(tǒng)鋼索傳動裝置在機(jī)身段安裝出現(xiàn)了鋼索導(dǎo)向板、防護(hù)圈以及鋼索不協(xié)調(diào)問題，具體體現(xiàn)為：鋼索與防護(hù)圈、導(dǎo)向板間隙超差；防護(hù)圈、導(dǎo)向板螺栓安裝孔邊距超差；導(dǎo)向板、防護(hù)圈安裝初孔與機(jī)身側(cè)壁框結(jié)構(gòu)初孔偏離等問題。導(dǎo)致出現(xiàn)了拒收單和大量的特制導(dǎo)向板和防護(hù)圈成品，嚴(yán)重影響了飛機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。因此，找出導(dǎo)致機(jī)械備份系統(tǒng)鋼索導(dǎo)向板、防護(hù)圈以及鋼索不協(xié)調(diào)問題的原因，形成行之有效的措施是解決該問題的技術(shù)關(guān)鍵。

3 故障原因分析

3.1 設(shè)計原因分析

在設(shè)計技術(shù)條件中，對導(dǎo)向板組件的安裝過程有明確要求如下：

1）導(dǎo)向件轉(zhuǎn)接板或?qū)蚣ё陌惭b要求

將鋼索按照鋼索最大張力要求值調(diào)整好后，再安裝導(dǎo)向件轉(zhuǎn)接板（除機(jī)翼等部位的預(yù)埋接頭外），轉(zhuǎn)接板上有初孔，當(dāng)導(dǎo)向板的每根鋼索均勻穿過時（目視檢查導(dǎo)向件的鋼索與導(dǎo)向件的兩端有間隙即可），把轉(zhuǎn)接板用固定夾具固定于結(jié)構(gòu)上，從轉(zhuǎn)接板上引孔至結(jié)構(gòu)件，按照圖樣制孔要求制孔并用連接件進(jìn)行最終連接。

2）間隙控制

鋼索傳動裝置與活動構(gòu)件之間的間隙（除圖紙和技術(shù)條件特殊規(guī)定的間隙外）：駕駛艙內(nèi)，不小于6mm；機(jī)身內(nèi)（包括垂直尾翼內(nèi)）不小于6mm；機(jī)翼內(nèi)不小于10mm。與不活動元件之間的間隙：機(jī)身內(nèi)（包括垂直尾翼內(nèi)）不小于6mm；機(jī)翼內(nèi)不小于8mm。

結(jié)合上述設(shè)計要求，通過在實際安裝過程中進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)鋼索導(dǎo)向板和防護(hù)圈定位時與設(shè)計數(shù)模的理論位置偏離較為嚴(yán)重，使得大部分成品組件機(jī)上裝配時無法滿足要求（如表1、表2）。經(jīng)過實際測量和分析，確認(rèn)原因有以下幾方面。

（1）機(jī)身撓度變形

機(jī)身的撓度變形量無實際數(shù)據(jù)積累，無法在裝配過程中進(jìn)行控制，經(jīng)過計算后，給出了飛機(jī)在三點頂起支撐狀態(tài)、起落架支撐狀態(tài)下(未含吊掛、發(fā)動機(jī))20-48框13長桁附近同一理論水平面上點的z軸方向變化量。經(jīng)計算，20-48框13長桁附近的垂向位移理論數(shù)據(jù)（如表3）。

表1 機(jī)身段左側(cè)、導(dǎo)向板防護(hù)圈確認(rèn)情況

表2 機(jī)身段右側(cè)導(dǎo)向板、防護(hù)圈確認(rèn)情況

表3 20-48框13長桁附近垂向位移計算結(jié)果表(mm)

續(xù)表3

（2）鋼索下垂量影響

機(jī)身段鋼索長度有16米左右，由于鋼索重量較重，在調(diào)整好張力后，仍然存在一定的下垂量，同時，機(jī)身下架后也會有一定的撓度變形，影響鋼索導(dǎo)向板和防護(hù)圈的定位位置，從而導(dǎo)致安裝不協(xié)調(diào)問題。為了測量鋼索的下垂量，攻關(guān)組利用質(zhì)量較輕的亞麻繩通過機(jī)身前段和后機(jī)身段滑輪組件之間拉直，測量亞麻繩與鋼索之間的數(shù)據(jù)（抽查部分框），數(shù)據(jù)如表4。

通過以上分析可以看出，設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計時不但未考慮到鋼索、機(jī)身等產(chǎn)品的變形量影響，而且在導(dǎo)向板安裝上，要求導(dǎo)向板的位置按照鋼索自由狀態(tài)下的實際路線進(jìn)行確定，完全未考慮導(dǎo)向板實際作用。

3.2 工藝過程分析

3.2.1 分工分析

最初在工藝審查階段，前機(jī)身、中機(jī)身、后機(jī)身鋼索導(dǎo)向板和防護(hù)圈均由部件廠商工裝上定位、安裝，而翼身對接區(qū)域結(jié)構(gòu)對接裝配由總裝完成，因而中機(jī)身32-41框鋼索導(dǎo)向板、防護(hù)圈以及鋼索安裝也由總裝完成。但鑒于設(shè)計“導(dǎo)向板的每根鋼索均勻穿過時（目視檢查導(dǎo)向件的鋼索與導(dǎo)向件的兩端有間隙即可）”的安裝技術(shù)要求，在實際裝機(jī)過程中考慮到機(jī)身結(jié)構(gòu)裝配誤差積累的影響，將后續(xù)飛機(jī)機(jī)身段鋼索防護(hù)圈、導(dǎo)向板的安裝路線轉(zhuǎn)到總裝廠現(xiàn)場協(xié)調(diào)安裝，該工作安排顯然不利于產(chǎn)品安裝質(zhì)量的控制和提高。

3.2.2 裝配流程分析

基于設(shè)計數(shù)模、技術(shù)要求和上述工藝路線分工，對機(jī)身段左右側(cè)副翼、方向舵、升降舵和水平安定面機(jī)械備份鋼索傳動組件的安裝采用了下述流程：

導(dǎo)向板、防護(hù)圈定位——鋼索敷設(shè)——鋼索初調(diào)整——導(dǎo)向圈安裝——導(dǎo)向板、防護(hù)圈安裝——鋼索調(diào)整。

按照此裝配流程，在工序安排時，采取分段安裝、分系統(tǒng)調(diào)整、整體協(xié)調(diào)的方法，其工序安排上比較分散，操作項目交錯反復(fù)，無連貫性，操作性差，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制。當(dāng)然，該裝配流程的決定因素還是設(shè)計技術(shù)要求。

4 解決措施

通過上述故障原因分析，可以歸納出影響飛控機(jī)械備份系統(tǒng)鋼索傳動裝置安裝不協(xié)調(diào)問題的因素有兩大方面，即設(shè)計問題和工藝流程。因此，必須從以下兩方面改進(jìn)。

4.1 設(shè)計改進(jìn)

導(dǎo)向板組件的作用應(yīng)該對鋼索的傳輸路徑起到導(dǎo)向作用，而不是安裝鋼索的實際路徑進(jìn)行定位安裝，因此，改變設(shè)計“每根鋼索均勻穿過導(dǎo)向板時（目視檢查導(dǎo)向件的鋼索與導(dǎo)向件的兩端有間隙即可）”的要求是解決這一問題的根本。

同時，考慮機(jī)身撓度變形量、鋼索下垂量的影響，必須優(yōu)化設(shè)計數(shù)模，使鋼索導(dǎo)向板組件和防護(hù)圈組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計符合飛機(jī)實際情況，避免這些組件在飛機(jī)安裝過程中不協(xié)調(diào)。

4.2 工藝改進(jìn)

當(dāng)設(shè)計思路改變，技術(shù)要求完善以后，工藝方法上完全可以采用工裝定位代替人工現(xiàn)場協(xié)調(diào)安裝，提高定位準(zhǔn)確性，也可以減輕工人勞動強(qiáng)度。同時，可以優(yōu)化機(jī)械備份鋼索傳動組件的安裝內(nèi)容，減少大量的鋼索初調(diào)整等工作內(nèi)容，減少交叉工序。在裝配流程和質(zhì)量控制方面，結(jié)合AOS管理方法，建立機(jī)械備份鋼索傳動裝置安裝標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，并制定技能點考核驗證表，對操作人員進(jìn)行操作培訓(xùn)。

5 結(jié)語

隨著世界各國對航空武器裝備和民用運輸航空產(chǎn)品智能化、信息化要求的不斷提高，采用新知識、新理論、新技術(shù)成為一個企業(yè)、一個行業(yè)能否在競爭中立于不敗之地的重要舉措。因此，飛控電傳操縱技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，設(shè)計和制造過程中裝配理念及方法的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，是國內(nèi)在研大型飛機(jī)和未來飛機(jī)操縱技術(shù)發(fā)展的可靠保障，也是提高飛機(jī)飛行靈活性、安全性和操縱品質(zhì)的重要措施。