飛機總裝配階段液壓系統故障分析及診斷方法

楊帆

摘 要：飛機總裝配工作質量與飛機運行穩定、安全、可靠有著直接影響。因此，在飛機總裝配階段除依據相關文件與設計要求進行系統裝配時，也需要做好故障分析與診斷工作，降低總裝配階段安全故障的發生概率，提高裝配質量。本文以飛機總裝配階段液壓系統故障分析及診斷為研究對象，簡要概述飛機液壓系統工作原理與主要構件特征，并在此基礎上，就航空液壓系統故障分析及診斷方法進行分析，以供參考。

關鍵詞：飛機總轉配;液壓系統;故障分析

中圖分類號：V245.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0068-02

0 引言

飛機總裝配是飛機裝配工作中的重要組成部分，側重于飛機各部件的有效對接以及飛機各機載設備、管線、系統在機上性能的調整、試驗與檢查。液壓系統故障作為飛機工程機械故障中的高發故障，對飛機安全、穩定運行存在重要影響。因此，在飛機總裝配階段需加強液壓系統試驗與調整工作，通過故障分析、診斷與排除，確保液壓系統裝配質量，實現液壓系統功能的充分發揮。

1 飛機液壓系統的相關概述

1.1 液壓系統工作原理

飛機液壓系統（Aircraft hydraulic systems）是飛機工程機械系統中的重要組成部分，主要以航空液壓油為工作介質，在液壓泵驅動作用下，為飛機飛控系統、起落架系統、艙門系統等活動部件提供動力輸出。通常情況下，在飛機設計與制造過程中，為增強飛行操縱系統液壓動力源的穩定性、可靠性與安全性，需在飛機上安裝至少兩套獨立的液壓系統（主液壓系統與助力液壓系統）。其中主液壓系統主要為部分副翼、方向舵等的助力器以及飛機起落架收放、減速板收放，飛機前輪轉彎等提供液壓動力，確保機構操作動作的準確完成;助力液壓系統主要為操縱系統阻尼舵機、助力器等的作業，提供液壓動力[1]。一般情況下，助力液壓系統中也配置多套獨立液壓系統，采用多余度設計，以確保液壓系統作用的有效發揮，降低飛機液壓系統故障對飛機穩定與安全運行的不利影響。

1.2 液壓系統組成與主要構件特征

飛機液壓系統主要由供壓系統、執行系統與控制系統三部分構成，其中供壓系統主要由主油泵、蓄壓器、應急油泵等裝置組成，用以保證液壓動力供應的穩定與可靠;執行系統主要由液壓馬達、作動筒、助力器等裝置組成，用以保證油液壓力向機械能的有效轉換;控制系統主要由壓力閥、方向閥、伺服閥、油箱、壓力表、散熱器等裝置構成，用以實現系統油液流量、執行元件方向等的有效控制。相對于其機械系統而言，液壓系統具備安裝簡便、控制速度快、工作壓力高、傳輸速率快等特征，但也存在信號綜合管控差、易滲漏等缺陷。對此，做好總裝配階段液壓系統試驗與檢驗工作，對飛機系統性能提升，飛機運行穩定性、安全性強化具有重要影響。

2 飛機總裝配階段液壓系統常見故障分析

由上述分析可知，液壓系統在飛機機械工程領域占據重要地位，其安裝與運行質量、安全對飛機性能存在重要影響。與此同時，在飛機總裝配階段，液壓故障在總裝配故障中所占比重較大。需要工作人員對其故障診斷的基本原則與方法具有準確掌握。基于工作經驗歸納與總結，導致飛機液壓系統出現故障的因素主要有以下幾點：

2.1 飛機液壓系統污染

因污染導致飛機液壓系統出現故障的概率相對較高，且影響較大。而在飛機液壓系統污染中，研磨劑是較為常見的污染物，能夠對液壓系統內部構件帶來損害，降低系統內部構件使用壽命。與此同時，油液污染也是引起液壓系統的重要因素。例如，液壓系統油液水污染，即飛機液壓系統油箱蓋設計或管理不當，空氣中的水分子在冷熱循環條件下凝結成小水珠，并滲透到油箱中，出現油液污染，影響系統性能;液壓系統中的熱交換裝置或者是冷卻管出現損壞，易出現油液水污染問題;在相對潮濕的環境下，當液壓缸活塞密封不嚴密時，也會出現系統油液污染問題。又如，液壓系統油液雜質顆粒污染，即飛機裝配過程中，一些顆粒狀物質，如金屬粉末、纖維、涂漆等進入到液壓系統油液中產生污染，導致飛機液壓系統中的液壓缸、各種閥等出現故障，降低元件使用壽命的同時，影響系統工作的穩定性、安全性與可靠性。此外，當液壓系統中各種管接頭與系統組件結合面等接合不良時，會出現油液空氣污染，引發系統故障。

2.2 飛機液壓系統漏油

漏油問題是導致系統出現故障的重要因素，通常可分為內部漏油與外部漏油兩種現象。其中內部漏油主要是發生在系統內部，高壓腔中的液體泄漏到低壓腔中，如換向閥中壓力管路中的液體漏到液壓系統回油管路中;外部漏油主要是指液體從系統內部元件泄漏到系統外表面，如縫隙泄漏、動力泄漏等。

2.3 飛機液壓系統溫度過高

溫度過高容易影響系統性能，使系統在使用過程中出現安全故障。導致該問題產生的原因有很多，如油液污染，回油閥調整問題等。

總而言之，飛機液壓系統污染、飛機液壓系統漏油、飛機液壓系統溫度過高所引發系統故障的概率超過百分之七十。對此，掌握故障影響因素與形成原因，有利于提升故障分析質量與效率。

3 飛機總裝配階段液壓系統故障基礎分析與診斷方法

在飛機總裝配階段，判斷飛機液壓系統是否存在故障，可采用如下基礎方法進行故障識別與判斷。

3.1 直接觀察法

直接觀察法是飛機總裝配階段液壓系統故障分析及診斷常用的方法，主要是指：在總裝配系統試驗階段，讓液壓系統依據使用程序進行運行，通過直接觀察其運行狀態，查看系統是否存在故障。例如，液壓系統指示燈信號、液壓系統電動機運行情況等。與此同時，在直接觀察中，可利用感官體驗，通過聞一聞、看一看、試一試等初步確定故障部位，了解故障現象。例如：（1）聞一聞，即利用嗅覺感官，聞一聞飛機液壓系統是否存在異味，初步判斷液壓系統液壓介質是否存在問題;（2）看一看，利用視覺感官，通過查看系統外表面情況、內部構件狀態、系統測壓點壓力變化、系統油液情況、系統各接頭情況、活塞桿等運動部件情況，進行故障排除;（3）試一試，即利用觸覺感官，感受油箱、閥體、運動部件的溫度與振動情況，進行故障排除。

3.2 系統自檢法

飛機總裝配階段，液壓系統功能的試驗與調整過程中，通常配有自檢裝置，可根據系統機上運行情況，進行系統故障的自動檢測、監控與告警，并根據故障表現，結合系統存儲診斷程序，給出故障處理意見。

3.3 模擬分析法

模擬分析法是飛機總轉配階段，針對不適宜進行真實信號輸入與輸出的系統進行故障分析與診斷所應用的方法。如液壓系統電容式油量表故障檢驗，液壓系統電源系統故障分析與診斷等。該方法主要是利用光、聲、電等信號模擬系統對飛機液壓系統實驗所需要輸入與輸出的信號進行模擬，檢查系統運行是否存在故障，分析故障位置與原因。

3.4 儀器測量法

儀器測量法，則是指利用測量儀器儀表進行系統故障分析與診斷。例如，通過測量系統運行電流、功率、電壓等參數，確定被測量大小，通過對比分析掌握系統運行情況，了解系統是否存在故障，探尋故障形成原因與位置。

3.5 元件替換法

替換法是飛機液壓系統故障排查與處理過程中應用較多的一種方法。通常情況下，當飛機液壓系統出現故障后，工作人員根據故障表現情況，結合工作經驗先判斷故障出處，確定故障是否來源于液壓系統線路、液壓系統構成設備或管路。并在通電試驗或直觀觀察下，進行線路故障的偏差。如果線路接觸正常，則可通過更換設備進行設備故障排查，如果更換設備后，系統故障消失，則表明系統故障為設備故障。

3.6 尋找排查法

針對不能更換或拆除的元件，可采用尋找法進行進行故障診斷。在此過程中，可遵循“信號檢測→信號分析→故障識別→故障定位→故障排除方案設計”流程進行實踐操作[3]。其中信號檢測側重于故障信號的采集與測量，如電壓信號、電流信號、振動信息等;信號分析側重于干擾信號排除，可通過應用檢驗設備來處理;故障識別是基于故障信號分析進行故障原因分析;故障定位則是根據故障表現與原因，確定故障可能存在的位置;故障排除方案設計，則是根據系統實際情況，結合系統工作原理與故障表現，選擇科學故障診斷方法進行故障排查與解決。

4 飛機總裝配階段液壓系統故障其他分析及診斷方法

在飛機總裝配階段，針對航空液壓系統，也可采用如下方法進行故障分析與診斷：

其一，故障模式分析及診斷方法。該方法是航空液壓系統故障分析與診斷中應用較為廣泛的方法。主要是在全面掌握飛機液壓系統組成結構的基礎上，對系統各組成部分故障可能存在的影響進行分析，并進行記錄，找到故障處理辦法。從而根據系統故障表現，遵循系統故障分析原則，如“先觀察，后檢測;先外圍，后核心;先控制，后數據;先定性，后定量”等進行故障定位，從而立即找到故障解決辦法。該方法對于工作人員工作經驗與能力，數據準確性具有較高要求。

其二，故障樹分析及診斷方法。該方法的邏輯性較強，需要工作人員能夠對飛機液壓系統故障進行充分的分析，并根據故障屬性、發生概率繪制液壓系統故障思維導圖，確定故障表現形式、誘發原因、處理辦法。從而為系統故障排查提供依據，以確保飛機液壓系統故障效率的提升。例如，某型飛機液壓系統功能試驗過程中，發現馬達泵無法正常運行，經故障排查確定故障原因為液壓系統單向活門失效，從而是飛機液壓系統產生液壓油反流問題，引發系統故障。針對這一現象，我們采用故障樹分析法進行故障分析與診斷時，可進行如下操作：首先，明確馬達泵運動原理，知道飛機液壓系統中馬達泵正常運行時，會通過液壓系統單項后門進行液壓油提供，使液壓油進入到高壓組件中，以保障系統正產運行。因此，馬達泵的正常運行，除受自身因素影響外，與單向活門存在密切關聯性。而單項活門正常運行情況下，液壓油會頂開閥芯，并在單向活門彈簧作用下，進行力傳遞，保持蓋卡住。其次，基于工作原理繪制單向活門故障樹。從故障樹中得知：只有所有工作條件滿足時，液壓油才能正常通過單向活門。此外，根據故障樹進行針對性分析。由故障樹可知，液壓油是依據一定時間順序通過單向活門各工作環節，對此故障分析需考慮到故障連鎖，以便確保故障診斷的準確性。

其三，模糊綜合評價分析及診斷方法。該方法是依托信息技術、計算機網絡技術、數據模型技術等，基于液壓系統故障數據收集與分析，進行故障影響因素匯總與等級劃分。從而根據系統故障表現，對故障因素進行綜合評判，快速查找故障形成原因及其對系統的影響，提升系統故障分析與診斷效率。

5 結語

飛機液壓系統故障分析與診斷工作是飛機總裝配階段飛機系統調整、試驗與檢測工作的重點內容，在提升飛機裝配質量，保證飛機運行穩定、安全與可靠，強化飛機工作性能上發揮著至關重要的作用。對此，在明確認知液壓系統故障分析與診斷重要性的基礎上，需根據液壓系統工作原理，采用行之有效的診斷方法提升故障診斷質量與效率，降低系統應用安全風險的產生。

參考文獻

[1] 張司穎，謝中敏.飛機液壓系統能源轉換裝置故障分析[J].內燃機與配件，2018（23）：60-61.

[2] 張聰.基于流量控制的飛機液壓系統故障試飛模擬仿真[J].電子元器件與信息技術，2018（11）：4-6.

[3] 趙京.飛機液壓系統故障診斷及案例分析[J].科技創新與應用，2018（12）：135-136.