機輪剎車系統異物的預防與控制

陳世章

摘 要：機輪剎車系統是飛機的重要設備之一，在飛機降落和地面滑跑過程中發揮著最關鍵的作用之一，對飛機的安全影響巨大，保證機輪剎車系統能安全可靠地工作是剎車系統維護、修理工作的重要內容之一。異物進入剎車系統使飛機的重大安全隱患，排除異物會大大增加機務工作量;防止異物進入剎車系統是維護與修理工作必須重視的環節，本文結合某小型飛機的機輪剎車組件的維護和修理實際工作和其它剎車組件修理的實際，探討飛機剎車防止異物的預防與控制。

關鍵詞：異物;泄漏;間隙

一、剎車系統的介紹

盡管全電剎車系統已成為主流發展方向時，但絕大多數飛機仍以液壓剎車系統為主，其中這些飛機中，低速飛機主要采用單獨的液壓剎車系統，而高速的飛機則還備有高壓氣源，當剎車系統液壓失效時，由高壓氣體推動剎車活塞實現機輪剎車。機輪剎車系統是飛機剎車系統的重要環節，本文即研究的就是利用以液壓為主氣壓為備用的機輪剎車系統（以下簡稱剎車系統）。

該型剎車組件為多圓盤式金屬剎車（如圖1），包括控制系統和剎車機輪兩部分。其中活塞總承和換向活門屬于剎車控制系統，壓力盤、扭力盤和熱部件屬于剎車機輪部分。控制系統由油室、活塞、放氣活門（堵塞）、調節剎車片間隙的調節彈簧組件及可液氣轉換的換向活門組成。熱部件由鉚接在壓力盤和扭力盤上的摩擦片、三個動片和兩靜片組成。為便于保證熱部件因磨損過量而發生事故，剎車機輪安裝有磨損指示銷。

這種小型剎車組件具有以下特點：

（1）尺寸小，相對重量大。金屬剎車組件有與同尺寸的碳剎車組件更大的重量，組件直徑大約30cm，厚15cm左右，但整個剎車組件的重量為20多公斤。

（2）內部管路細，僅1.5mm左右。換向活門內的油路更小。細小的管路容易沉積雜質，存在故障不易被發現。

（3）結構復雜而緊湊。由于剎車組件尺寸小，但需要實現的各項功能部分不能比大型剎車組件少，因此其結構復雜，很多零件尺寸小，有的螺桿的細至2-3mm，零件的安裝孔尺寸也很小。

（4）剎車效率高。組件具有比單盤剎車組件多大的剎車油室、更多活塞和更多的剎車摩擦面積（剎車面數量等于兩位動盤數量）;剎車間隙調節器（由彈簧、調節銷、調節管）在松剎車時由彈簧的回復力拉開壓力盤避免了因剎車片相互擠壓而導致額外磨損。

（5）剎車組件為金屬剎車組件，使用過程中，因高溫和摩擦動片上的磨料容易脫落，從而使有效摩擦面積減小。

當實施剎車時，剎車壓力油（高壓氣體）推動換向活門內的滑閥封住氣路端（液壓端）同時油液（氣體）進入油室，克服間隙調節器內調節彈簧的回復力（由壓力盤帶動調節器內的調節銷組件使調節彈簧壓縮），并推出活塞，通過其上的隔熱塊使壓力盤向外運動，從而壓力盤、扭力盤和交互配置的動盤和靜盤都沿軸向相互擠壓，產生的摩擦力矩使飛機制動。松剎車時，來自活塞的壓力消失，剎車片壓力亦消失，這時在調節彈簧的回復力作用下使剎車油液從油壓力盤向內運動（由彈簧帶動調節器內的調節銷組件使壓力盤向內運動），從而使動、靜片脫離。

二、異物的分類與異物損傷

異物又稱外來物，是指混入原料或產品里除對象物品以外的物質。對于剎車系統而言，剎車系統異物是指不屬于剎車系統但進入的物質或因素。研究剎車系統異物不僅需要把整個組件看成一個對象，更需要把每個部位分來當作一個小系統來研究（如油路的入口、某一個接合面），任何不屬于系統的物質都是異物。

異物具有隱蔽性。異物尺寸細小、較為分散，在絕對大多數情況下異物總是在不經意間被帶入系統，容易被忽視和忘記，夾雜在原材料中的異物往往可能被誤認為正常而被忽略。

異物損傷是指任何由異物引起的損傷，這種損傷既有物理上損傷或經濟上的損失，也有產品性能的減弱甚至喪失。統計表明異物損傷已成為飛機的不安全事故的主要形式之一。每年因為異物造成的飛機不同程度的損傷的事件不勝枚舉，有的甚至是致命的。異物預物控制正在成為各級作業人員的面臨的重要課題。

相對于其它開放的系統（如發動機動力裝置和副翼），剎車系統相對封閉，但剎車系統防止異物進入的工作仍然不能被忽視。由于組件尺寸小結構相對復雜，異物進入容易會被遮掩而難于發現;特別是在修理工作中，工作的環節多，內容復雜，人員復雜，異物進入的機會也會增加。根據墨非定律，盡管一切存在的隱患，不管可能性多小，最終都將演變為災難，剎車系統亦是如此。

三、剎車系統異物的來源

剎車系統的異物是不屬于細化的剎車系統，從人機料法環的每一方面都存在進入系統的可能。剎車組件修有多個步驟：分解組裝、褪噴漆、清洗、無損檢測、液壓測試，結尾包裝等，整個修理過程所用工具較多;工作場所的環境數量多。異物主要有如下情形：

（1）不屬于系統，在修理工程中通過縫隙進入的異物。如系統修理褪漆時，無論是化學方法還是噴砂方法褪漆原料會通過堵蓋間隙進入油室內通道并沉積下來;掉入油脂的在彈簧潤滑被粘到了彈簧上的硬物等。這些異物獨立存在，通過清洗的方法可以去除。

（2）環境中夾雜在原料中或空氣中，由于工具缺陷或保護措施不到位，在生產過程中被帶入的異物。如噴漆時，夾雜在油漆或空氣中的灰塵或顆粒物因堵塞缺陷或沒堵好，粘到密封圈安裝槽/面的漆層（如圖2）。

（3）被污染的油液進入系統，清洗用的油液或壓縮空氣混入的雜質，這類異物不易清除需要更換部分或全部油液才能去除，有的（比如漆層）還需要使用其它工具徹底地消除被忽略而存在。

（4）零配件損傷或零件未被清潔干凈而存在的異物。使用中的零件有時會因某種原因損傷，損傷的產物沒有消失而繼續存在于零件上（如圖3）。一些殘留在可用零件上的異物在修理過程中未清理干凈而繼續存在。

（5）化學反應產生的異物。剎車系統是相對密閉的系統，油液基本沒有多少消耗，常期未進行更換，但油液與其中的氧會發生氧化反應，從而產生沉積物）。

（6）工具和環境不潔而被帶入系統的雜質。如使用的工具因帶有磁性帶來的外來物遺留在了剎車組件上。

（7）其它異物。飛機上的剎車組件暴露在大氣中，高速運動的機輪會揚起地面雜質和空氣中的微粒，這些雜質會沉積在剎車組件上，當沉積數量達到一定的程度，就會影響了剎車組件的功能，如活塞密封圈槽。

四、異物對剎車組件的影響

異物對剎車組件的影響主要分為對控制系統的影響和對剎車機輪的影響。

影響控制系統主要是影響剎車組件密封性和影響壓力建立。對剎車機輪的影響主要指對剎車摩擦效率的影響。

（1）對密封性的影響。油室、活塞、活門組件、堵頭（堵蓋）和密封圈是建立密封的必要零件。它們自身狀況和結合面是容易發生密封故障的地方。沉積在控制系統內部通道內的雜質和結合面上過多的漆層和存在雜質，使接合面缺陷或密封圈損傷，使密封圈的自補償無法保證結合面的密封，致使加壓過程油氣滲漏，無法建壓。

（2）對摩擦效率的影響。停留在摩擦面的異物往往會影響摩擦效率。未被清除或清除不盡的液壓油或其它油液使摩擦面摩擦系統降低，摩擦面上大面積的堅硬物使磨料磨損不均勻，而其脫落使摩擦面平面度降低，致使有效摩擦面積減少。

（3）對調節間隙的影響。進入調節器的雜質影響調節彈簧的彈力，彈簧不能足夠伸長和縮短，將會嚴重地影響剎車的性能。

（4）致使零件提前失效。摩擦面上的異物導致摩擦不均勻，從而使熱部件壽命大大減少。

五、剎車系統異物的預防和控制

飛機故障中由異物引起的占很大比例，預防和控制異物成為各級維護修理人員和管理者必須正視的問題，根據墨菲定律，人工料法環五個方面著手，其中對人員的要求屬于重中之重，因為人員的責任意識在很大程度上可以彌補其方面的不足。

（1）要求每個從事工作的人員需要有全局意識和整體安全意識，充分的意識到個人的工作對全局的影響，生產修理單位就時要求每個工作人員要求不是集中在某個或幾個環節，而是貫穿著全部過程。

經培訓的修理人員應對系統的每個部件的功能和構成有清楚的認識。充分了解零件與零件的配合關系，懂得評估異物對系統重大影響。

要有服務意識。工作人員應有充分服務意識。生產修理過程中，每項工作需要認真精細的完成外，也需要意識到本次工作總是對上一項工作和下一項工作服務的。這一步做好的，會減輕以下步驟的工作量，提高生產效率，減少降低產品質量的風險，如無損檢測對零件徹底清洗，可防止因異物的存在造成無損檢測結果不準確。噴漆前清洗的工作，會很大程度上地避免漆層脫落而進入系統。

維護修理人員有充足的理由預估異物可能對系統巨大影響。工作者必須預估異物可能造成的最壞影響，才能樹立強烈的安全意識和個人責任意識。例如，工作者保持工具和個人防護物的完好清潔意識到損傷的工具會損傷剎車組件，而損傷的脫落物卡于組件的某處，可能會導致剎車失效。沾滿油脂的手套更容易沾上異物，異物在工作中可能進入控制系統，造成運動卡阻和零件損壞。

（2）工廠和管理胡責任和義務需要提供良好的環境、合適工裝夾具，必要的培訓和提示信息以及需求人員來滿足工作的需要，而不能僅僅從規章制度上對工作人員提出修理要求。因為這此條件不滿足，而修理人員的會因過大工作量而無意識地松懈個人的安全意識并安全漏洞，況且異物本身存在著小而易被忽略的特點。例如：修理過程會用到吹氣工具，而清潔用的壓縮空氣管路內脫落的雜質可能會進入系統，工廠應自動配備有終端過濾裝置吹氣裝置，而這不應該單純的工作人員來提出。

（3）防止和控制異物，必須嚴格執行維修手冊和工藝的修理標準，這是防止異物的基本要求。異物的防止須從每環節入手，因為環節多，有的看似不重要，但往往就是漏洞的入口。例如結尾和包裝過程，堵蓋雜質往往被工作者忽略，因為大家都會認為堵蓋不會有問題，但過緊的擰緊而導致其內的橡膠被密封接頭的刃形部分切斷，切下部分遺留在系統中，成為導致系統不能密封墊和堵塞管路的罪魁禍首。包裝過程進入異物最容易被忽略，但此類事件確有發生，因為包裝者會沉得包裝不會產生異物，而安裝者通常會覺得新開封的零件是被確認完好的，取之可用，從而忽略異物被滯留在剎車組件上。

六、結語

總之，異物預防和控制是機輪剎車系統的修理環節，是影響系統安全的重要環節，是維護人員和修理人員及管理人員必須重視的問題。

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