某型飛機座艙供氣單向活門桿脫落原因及預防淺析

孫建華 任永鋒

摘要：通過分析軍用飛機座艙供氣單向活門桿脫落產生原因以及危害，并探討了防止座艙供氣單向活門桿脫落的技術施工方案，建立一套可有效防止座艙供氣單向活門桿脫落的施工工藝，保障飛機飛行安全。

關鍵詞：飛機;座艙供氣單向活門;脫落;沖漲工具

飛機座艙空氣調節系統是在飛機飛行中不斷向座艙內輸入新鮮的增壓空氣，并自動調節座艙內的壓力和溫度，以適應飛行員生理需要，增強駕駛舒適性，提高戰斗力。座艙空氣調節系統由空氣分配器、空氣散熱器、渦輪冷卻器、冷熱單向活門等附件組成。在供氣過程中當發動機停車或壓縮器至該活門之間的導管損壞時，某單向活門可以防止座艙內的空氣倒流。這種單向活門的彈簧張力很小，如果活門桿上積有塵土或者銹蝕，活門通常會卡滯在打開位置;如果活門桿與活門座脫落，將使座艙空氣倒流，座艙溫度過低，不能滿足飛行員生理需要。

1故障現象

某飛機大修廠試飛站在試飛某型軍用雙座艙教練機時，飛行員反映座艙溫度調節不正常，具體是手控溫控調節器調節的溫度值與實際飛機座艙溫度不一致，相差比較大，手動調節至最大值，但實際座艙溫度未達到標準規定最大值，且飛行員反映座艙空氣溫度過低，臉部和手部皮膚發涼。該故障在某型軍用雙座艙教練機上多次出現，部隊進廠大修飛機也同樣出現此類故障。

2溫度不正常原因分析

分析座艙空氣調節系統其構造與工作原理可知，溫度不正常通常包括以下幾個原因。

1）座艙蓋氣密帶不密封。

2）座艙內與外界相連接的活門，如增壓安全活門、調節活門等產品出現故障。

3）熱氣管道漏氣。

4）感溫器以及調溫轉換電門工作不正常。

5）冷、熱氣管道附件供氣不正常，如空氣分配器等附件故障。

試飛站相關人員根據實踐經驗初步分析結果進行檢查，具體操作如下。

1）檢查座艙蓋氣密性，檢查結果正常。

2）檢查供氣管道連接部位是否存在應力造成漏氣，檢查結果正常。

3）拆除增壓安全活門、調節活門送產品修理單位檢查，檢查結果正常。

4）拆除空氣分配器，送產品修理單位進行檢查電機是否工作正常，檢查結果正常。

5）拆除感溫器以及調溫轉換電門送產品修理單位進行檢查是否工作正常，檢查結果正常。

進一步分析座艙空氣調節系統原理圖，在整個系統中唯一未檢查兩管道對接中的單向活門，拆除后發現該單項活門的導向桿與活門座脫開。單向活門中導向桿與活門座松動造成脫開，導致座艙溫度調節不正常。

更換新品單向活門裝機，但地面開車幾分鐘后，座艙溫度調節故障重現。

3進一步故障原因調查與分析

調查該單向活門進廠情況，經了解進廠飛機該型號教練機上所裝該單向活門中導向桿與活門座脫開較多，該型號非教練機上所裝該單向活門中導向桿與活門座沒有脫開現象。經過數據統計該型號教練機上所裝該單向活門中導向桿與活門座脫開率達到80%以上，且全都是熱管路上所裝的單向活門。

根據該型號教練機單艙和雙艙改裝、單向活門位置分析可知：

1）該型雙艙飛機是在該型單艙飛機上改裝的。

2）單艙飛機座艙體積小，座艙空氣調節系統向座艙供氣頻率小。

3）單向活門在管路中安裝在冷、熱匯合后管路上，如圖1所示。

4）雙艙飛機座艙體積大，座艙空氣調節系統熱氣管路向座艙供氣頻率高，該單向活門在管路中安裝在冷、熱單獨管路上，如圖2所示。

5）該單向活門中導向桿與活門座脫開大都在冬季，并且在雙艙飛機上。由于冬季座艙溫度需調節較高溫度，為了維持某一額定溫度，該活門使用頻率高。

4單向活門中導向桿與活門座脫落原因

1）該型雙座艙教練機改裝后單向活門安裝位置產生變化;單艙飛機是將單向活門裝在冷、熱氣體混合供氣管路上。而雙艙飛機是將單向活門各自安裝在冷、熱供氣管路上，這樣安裝在熱氣管路上的該單向活門工作溫度高，活門座感受溫度高，因此活門座熱膨脹高，活門座與導向桿之間的過盈配合就會隨溫度變化而變化。

2）冬季飛機座艙溫度改變頻率高、座艙所需溫度較高。

3）從該產品設計圖上可知：該單向活門中導向桿是不銹鋼制的，而活門座是銅制表面鍍鋅。兩種材料在同一溫度下，熱導率不一樣，銅的熱導率比較好、膨脹大，而鋼熱膨脹小，因此在使用中會減小過盈量。

4）導向桿與活門座過盈配合量為：0.015～0.04mm，過盈量下限過小。過盈量在下限的單向活門產品裝在該型號雙艙飛機上，而且裝在熱供氣管路上。

5防止活門桿脫落的工藝方法

該單向活門（見圖3）裝在雙艙教練機上，出現導向桿與活門座脫落時，原解決該故障方法步驟如下：

1）分解該單向活門產品。

2）該單向活門中導向桿過盈配合頭部進行按圖紙尺寸鍍鉻。

3）導向桿鍍鉻后與活門座裝配。

4）彈簧報廢換新（工藝規程規定：分解產品必換彈簧）。

5）導向桿與活門座裝配后打斜孔，加裝固定銷保險。

5.1原防止活門桿脫落工藝方法缺點

1）未經設計部門同意改變設計，增加了風險。

2）產品交付前，產品質量不可控制（出現脫落后，返修內場按圖3加工）。

3）產品返修率高。

4）通過實際使用后發現這種固定形式也存在使用過程中保險銷被剪切，出現多余物，而且在整個管道中查找被剪切掉的保險絲很困難。

5.2防止單向活門導向桿脫落的新工藝方法一

1）按大修工藝規程修理時，活門打開力值合格;活門氣密性試驗合格，可以不分解。經統計進廠飛機該單向活門產品約85%以上不分解，約15%產品因活門打開力值或者活門氣密性試驗不合格才分解。

2）考慮能否通過產品構造不進行分解，對所有交付產品增加一道工序來防止其導向桿與活門座脫落故障。導向桿是空心軸，可否利用空心軸構造來增加防止脫落工序思路，利用漲拉工具對其空心導向桿進行漲拉。

3）通過專業設計工裝工程技術人員了解，由于該單向活門導向桿內徑為φ4，孔徑過小，漲拉工具屬于組合件，由于被漲零件孔經小，無法加工制作專用工裝。

4）進一步思考，試做線性沖漲工具，通過改變導向桿與活門座固定部位孔內徑，大面積改變實現困難，沖漲力值過大，不易操作。試圖采用小力值改變環形線型形變以防止導向桿與活門座脫落故障，工裝示意圖如圖4所示。

5）沖漲工作原理圖如圖5所示。

6）測試實際配合間隙拉脫力，見表1。

7）提高產品可靠性應使沖漲后拉脫力大于240N。

8）測試實際配合間隙為0.015mm的沖漲力值數據（見表2）。

9）通過試驗可知，為提高活門桿與活門連結的可靠性，應選沖漲力值為400～470N。根據表2可選擇450N沖漲力值，以預防活門桿與活門座脫落。

5.3防止單向活門導向桿脫落的新工藝方法二

該單向活門中導向桿與活門座是兩種材質，雖然導向桿是空心軸，但材質是鋼制的;活門座是銅制的。通過車床卡盤固定導向軸，通過車床刀架固定滾壓工具，對活門座外端部擠壓，給定合理的進刀量，對其進行收口預緊。具體步驟如下：

1）分解該單向活門（彈簧報廢換新）。

2）按過盈配合要求裝配單向活門的活門座與導向桿。

3）按圖6方法對其裝配后的活門組合件進行收口預緊。

4）最后組合裝配。

5.4導向桿與活門座脫落工藝新方法使用分析

通過兩種新方法可以有效預防飛機座艙單向活門桿脫落故障，保障飛行安全，但兩種預防導向軸與活門座脫落各有優缺點。

新方法一：

1）通過沖漲防止導向桿與活門座脫落，產品可以不分解。

2）降低產品返修，提高產品質量。

3）工裝小，操作要求高。

4）適合大修廠修理產品和排故。

新方法二：

1）通過收口預緊，提高產品可靠性。

2）適合產品制造時增加防脫落工序。

3）大修廠修理或排故時，應分解產品。

通過兩種方法對比，新方法一適合修理產品、產品排故時增加預防;新方法二適合產品制造時增加預防。

6結論

通過對該故障的學習和分析，在不斷的摸索和試驗驗證中，找出了解決此類故障的簡單預防措施，通過一系列的試驗和采集數據，最終得到合理的沖漲力值和收口預緊參數，實踐應用是檢驗該方法的唯一辦法，通過裝機開車驗證數架飛機，并沒有發生該單向活門中導向桿和活門座脫開故障，解決了該故障的發生。現累計解決預防飛機架次30余架。導向桿和活門座屬于兩體過盈連接成一體，通過以上兩種方法只能大大降低該故障的發生，保證飛機飛行安全。

參考文獻

[1]某型強擊教練機構造說明書[Z].2008.

[2]某型強擊機構造說明書[Z].1993.