A320 飛機抖動原因淺析

馬衛濤

（四川航空股份有限公司工程技術分公司，四川成都 610202）

1 飛機機身抖動故障分析

1.1 飛機機身抖動的原因

（1）飛行操作舵面原因。①方向舵后緣自由間隙過大、方向舵作動筒振動。②升降舵校裝不正確、后緣自由間隙過大、升降舵作動筒振動。③副翼后緣自由間隙過大、副翼作動筒振動。④襟翼造成的抖動。

（2）結構原因。①前起落架后艙門造成的抖動。②機腹整流板封嚴造成的抖動。③客艙門上部蓋板造成的抖動。

（3）外界環境。外界氣流的擾動破壞了飛機原有的平衡狀態，加劇了飛機的振蕩，產生一個激勵的過程。

1.2 故障的分析

據空客公司統計出抖動源概率，由圖1 中可以很明顯的看出，造成飛機抖動的最主要原因為方向舵，其次為升降舵、前起落架艙門、襟翼、客艙門、副翼、機腹整流罩。

2 方向舵及升降舵導致機身抖動的原因

2.1 方向舵對抖動的影響

首先先看下游隙：軸承游隙即軸承在未安裝于軸時，將其內圈或外圈的一方固定，然后便于未被固定的一方做徑向或軸向移動時的移動量。也可以理解成自由活動的量。如果游隙在機械設備中超過限定值就會造成自由間隙振動。自由間隙振動存在于各類機械設備中，不能完全消除但可以通過各種方法減小至可接受范圍內，對于飛機方向舵，自由間隙是指作動筒鉸接點的間隙，間隙過大，就會造成在增壓狀況下，方向舵就會存在過大的自由擺動，手冊要求在30 daN 的載荷下，舵面后緣自由行程范圍為（8～16）mm。

圖1 抖動的來源

由于舵面結構存在彈性，在載荷作用下會產生彈性形變，所以測量值不可能為零，如果后緣自由行程過小，也可能是鉸接處過緊，將會導致鉸接點摩擦增大，自潤滑軸承的潤滑效果下降，摩擦加劇。一旦自由行程過大，則會導致抖動現象出現。

方向舵伺服控制器配有自潤滑軸承：軸承球在與軸承保持架連接的特氟隆襯套上旋轉。在一段時間后，這個襯套可能磨損。軸承旋轉在伺服控制器的這一側上更加明顯，因此環端側（eye-end）更易于產生襯套磨損。當后緣自由行程在范圍內時可以確保在自潤滑軸承中存在足夠厚度的特氟隆襯里，確保這些軸承內沒有金屬對金屬的接觸。

飛機由方向舵產生的抖動大部分原因是因為方向舵伺服作動筒軸承磨損嚴重導致自由間隙過大，如圖2 所示。大部分情況下抖動故障的排除都是更換方向舵伺服控制作動筒，但對于小部分情況更換作動筒并不能排除抖動故障，其他一些情況為：鉸鏈附件（HINGE-LINE），伺服附件（SERVO ATTACHMENT）。圖3 方向舵抖動故障源可以看到統計的情況，可以看到高達92%的概率為伺服作動筒自由間隙過大的情況引起的，還有一些是由鉸鏈附件、伺服附件或者多個因素共同造成的。這就造成在飛機發生抖動情況以后，在判斷為方向舵原因引起抖動產生的情況下，更換完方向舵作動筒后抖動消失，隨后飛機可能繼續發生因方向舵引起的抖動，這主要是因為鉸鏈附件或其他附件隨著時間的推移，自由間隙慢慢擴大。

圖2 方向舵伺服作動筒軸承

2.2 升降舵對抖動影響

升降舵后緣擺動幅度限制，在30daN 穩定負載的情況下限制范圍為（4～7）mm，升降舵振動是由可能在升降舵接頭的不同區域發展的間隙引起的：①伺服控制軸承；②伺服控制連接設備；③鉸鏈軸承和連接設備。

由圖4 升降舵抖動故障源中可以看到升降舵振動的故障源和方向舵振動的故障源類似，也不僅只有伺服控制作動筒這一誘因，還包括鉸鏈線（hinge line），升降舵吊索（rigging），伺服控制附件（servo attachment）以及他們共同造成升降舵振動。其實現在的飛機升降舵裝配時已經用來防止升降舵振動，升降舵后緣向上偏移0.5°，旨在空氣動力學地加載升降舵，以便補償存在升降舵接頭處的潛在的自由間隙。

圖3 方向舵抖動故障源

2.3 副翼

副翼后緣擺動幅度限制為不超過10 mm，副翼振動是由可能在副翼接頭的不同區域發展的間隙引起的：①伺服控制軸承；②伺服控制附件；③鉸鏈線附件；④副翼鉸鏈支架。

圖4 升降舵抖動故障源

2.4 艙門、蓋板、封嚴類引起振動

（1）機腹整流罩密封損壞/安裝不正確，噪聲和振動；

（2）應急艙門封嚴損壞或不在位置，隆隆聲，振動和嘯叫；

（3）應急艙門安裝不正確，隆隆，振動和嘯叫；

（4）翼上應急滑梯固定螺栓的丟失也將造成機身的抖動；

（5）在飛行過程中，機腹整流罩將會在內部產生壓力，這將會導致某些封嚴在飛行期間打開。如果封嚴硬度低于某一特定值，則會產生振動，當飛機機身結構傳遞振動能量時，就可在客艙內感受到振動。比如191/192DT，191/192LB。這些蓋板處封嚴若有損傷，則會較大可能產生振動。

3 故障排除方法

（1）根據排故手冊給出的排除抖動故障的方法。抖動故障的排除需要機組的密切配合，當機組反應機身抖動時，要從排故手冊TSM 05-50-00-810-801 打印并配置抖動報告單給機組，由機組詳細填寫抖動報告單（Vibration Reporting Sheet，VRS），詳細描述故障發生的飛行階段，有無氣流影響，是在飛控舵面，還是駕駛艙，前，中，后機身等，橫向或縱向抖動等，是否通過改變相應參數有所緩解等，描述的越詳細越有助于快速排除故障，最后通過決斷樹或決斷表來選取正確的排故手冊章節進一步分析排故。

（2）也可根據機身抖動發生的時間節點、速度節點、抖動程度大致判斷抖動故障源。但這只是起到一個參考作用，最終還是要以手冊為依據來進行故障的判斷。①升降舵引起的抖動，速度＞250 節，爬升或巡航階段，飛行高度在（27 000～35 000）FT，飛機重心靠后，駕駛艙和后客艙感覺抖動明顯，頻率約10 Hz，減速或俯仰操作后抖動現象會消失；②方向舵引起的抖動，速度＞250 節，爬升階段，駕駛艙和后客艙感覺輕微或中度抖動，偏航或輸入方向舵配平±1.5°時抖動現象消失；③副翼引起的抖動，速度＞250 節，爬升階段，駕駛艙和前客艙感覺抖動，通過滾轉可以使抖動現象消失。

4 前輪抖動

根據公司故障統計顯示，飛機在收起落架時會出現前輪抖動的現象。在前輪收起時，老式飛機有剎車帶，用來將轉動的前輪剎車。但是此處存在風險，因為該減速帶很容易斷裂并導致前輪艙無法正常關閉，所以后來就取消了該減速帶（SB A320-32-1217 取消減速帶），對于新型的并沒有剎車帶，而是靠著輪子的慣性慢慢停止轉動。前起有個定中凸輪，在每次前期收上前，前輪都會定中，為的是防止偏斜的前輪高速旋轉時損壞前輪艙部件。

當飛機定中機構損壞，無法滿足前輪處于中間位置，或者當飛機處于定中位置時，輪胎左右無法達到平衡，這時轉動的輪胎就會產生橫向的力，造成前起的抖動。或者由于扭矩連桿處的過量自由間隙造成。當發生前輪收起抖動現象時，可以完成以下工作。

（1）檢查輪胎壓力是否正常。

（2）檢查前輪軸套的擰緊力矩是否正常。

（3）拆下前輪檢查前輪軸套的磨損情況。

（4）更換兩個前輪。

（5）檢查扭矩連桿處的自由間隙。

5 維護建議

（1）定期檢查鉸鏈處各連接件的磨損情況，并對檢查周期視情調整。

（2）針對鉸鏈軸承和連接螺釘、襯套的磨損，和廠家進行溝通，促進新材料的使用和結構的重新設計，通過改進后提高其可靠性。

（3）對滾柱軸承定期注油潤滑。潤滑劑在摩擦面間可以減少黏著磨損、表面疲勞等造成的磨損。另外，摩擦面上有潤滑劑時，可以防止因空氣、水滴、水蒸氣、腐蝕性氣體及液體、塵埃、氧化物引起的銹蝕。

（4）減小舵面后緣擺動值的上限。如將方向舵后緣擺動值上限由16 mm 減少到12 mm，并將檢查間隔從18 000 FH 減小到6000 FH；升降舵后緣擺動幅度限制從（4～7）mm 改進為（4～6）mm。

（5）對一些部件的檢查間隔縮短。

（6）周期性的更換伺服控制作動器的EYE-END、伺服控制軸承等容易發生磨損的部件。

（7）定期檢查艙門、蓋板封嚴。

6 結束語

導致飛機抖動的原因非常多，有些抖動現象甚至是由幾個抖動源共同作用的結果，其中有飛行中外界的擾動，也有飛機本身的缺陷，還有飛行員不當的操縱。在排故過程中要以維護手冊為依據，熟悉系統工作原理，分析故障現象和故障源之間的內在關聯，利用科學的方法和手段分析、診斷和排除故障，保證飛行安全。