直升機駕駛艙門鎖故障分析

（中國直升機設(shè)計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

1 故障現(xiàn)象

直升機駕駛艙門鎖在使用過程中出現(xiàn)了如下兩類故障：

1）跳位故障：艙門鎖每個鎖點有兩個鎖緊位置，有的艙門鎖在飛行時從正常鎖緊位自動彈到另一個鎖緊位置；

2）脫開故障：艙門三個鎖點中的一個在飛行時偶有脫開現(xiàn)象，產(chǎn)生響聲；

2 機構(gòu)原理

2.1 基本組成

直升機駕駛艙門鎖閉機構(gòu)分為三個部分，如圖1所示。

1）內(nèi)外鎖盤：開門操作的機構(gòu)，包含防止誤操作的保險機構(gòu)；

2）抽拉鋼索組件：共3組，功能是將把手的操作運動分別傳遞至3個執(zhí)行機構(gòu)；

3）鎖盒組件：共3個，是鎖緊功能的執(zhí)行機構(gòu)。

圖1 鎖閉機構(gòu)組成示意

2.2 開啟和鎖緊原理

鎖閉機構(gòu)鎖緊過程如圖2所示。關(guān)閉艙門時，安裝在艙門上的鎖盒（2）隨艙門一起運動，鎖盒內(nèi)部的棘輪（3）與固定安裝在座艙骨架上的鎖環(huán)（1）發(fā)生碰撞，在慣性力的作用下棘輪（3）克服扭簧力開始旋轉(zhuǎn)，棘爪（4）在扭簧的作用下隨著棘輪的運動而運動；艙門到達關(guān)閉位置時鎖盒不再運動，棘爪將棘輪限制在鎖緊位置，艙門在飛行中的側(cè)向載荷由3個棘爪傳遞給3個鎖環(huán)，實現(xiàn)鎖緊艙門的功能。

開啟艙門和鎖閉機構(gòu)時，先打開保險裝置，拉動內(nèi)把手或外把手，把手機構(gòu)拉動抽拉鋼索（5），將拉力傳遞至鎖盒中的棘爪（見圖2），釋放對棘輪的限制，從而釋放對艙門的約束，實現(xiàn)開鎖，隨即棘輪在扭簧的作用下旋轉(zhuǎn)復(fù)位，艙門開啟。

圖2 鎖緊過程示意

3 故障分析

“跳位故障”和“脫開故障”有著相同的故障機理，連續(xù)發(fā)生兩次“跳位故障”即產(chǎn)生“脫開故障”。

3.1 “跳位故障”機理分析

從鎖閉機構(gòu)的鎖緊和開啟工作原理可以看出，鎖閉機構(gòu)跳位的直接原因是棘爪在外力作用下產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)運動，運動行程超出棘爪對棘輪的限位行程后導(dǎo)致棘輪跳位。棘爪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的條件是作用在棘爪上的外力大于棘爪的限位扭簧力。作用棘爪上的外力來源有兩個方面：1）飛行員操作把手時抽拉鋼索傳來的拉力；2）抽拉鋼索上的慣性和振動載荷傳遞至棘爪。飛行中，在排除了飛行員操作的原因外，抽拉鋼索產(chǎn)生的拉力只能來自慣性和振動載荷。

綜合分析，“跳位故障”的原因是：

1）抽拉鋼索組件中鋼索套管在把手一端未固定，導(dǎo)致鋼索套管的慣性力傳遞至抽拉鋼索。如圖3所示，抽拉鋼索組件中鋼索套管在把手一端未固定，而是由抽拉鋼索張緊，采用套接方式插在導(dǎo)向件中，鋼索套管在慣性力的作用下會直接傳遞至抽拉鋼索。

圖3 鋼索套管在把手一端的連接方式

2）抽拉鋼索組件安裝時缺少固定點，在慣性和振動載荷作用下鋼索組件自由甩動位移大，尤其是前艙門的后鎖點，鋼索組件長度長（約2000mm）、質(zhì)量較大，自由運動時會產(chǎn)生大于棘爪扭簧力的慣性載荷。

3）抽拉鋼索在把手一端裝配調(diào)整困難，導(dǎo)致鋼索容易產(chǎn)生預(yù)拉力和預(yù)行程。

3.2 “脫開故障”機理分析

“脫開故障”與“跳位故障”機理相同，連續(xù)發(fā)生兩次“跳位故障”即產(chǎn)生“脫開故障”。發(fā)生“脫開故障”時，艙門在氣動載荷的作用下發(fā)生振動，鎖點處產(chǎn)生碰撞聲響。

4 問題復(fù)現(xiàn)

在地面進行定性的單因素模擬試驗，分別考察以上故障原因，手動甩動鋼索組件，“跳位故障”和“脫開故障”均能復(fù)現(xiàn)。

5 改進措施

針對兩種故障產(chǎn)生的原因，提出了如下綜合性改進措施：

1）鋼索套管兩端均采用固定連接，避免鋼索套管的慣性和振動載荷傳遞至抽拉鋼索。

2）較長的鋼索套管中部增加約束固定點，避免鋼索組件在飛行中產(chǎn)生自由運動。具體措施是：對于前艙門后鎖點抽拉鋼索組件增加3個固定約束點，通過尼龍扎帶將鋼索組件固定在艙門骨架上。

3）改進抽拉鋼索的端頭固定形式，改善裝配調(diào)整難度，從設(shè)計上避免因裝配原因產(chǎn)生的抽拉鋼索預(yù)拉力和預(yù)行程。

6 結(jié)論

采取了本文的改進措施后，駕駛艙門鎖閉機構(gòu)未發(fā)生跳位、脫開故障，說明故障定位準(zhǔn)確，機理分析正確，改進措施有效。