某型機起落架前輪轉彎舵操縱活塞桿漂移研究

韓持剛， 郭輝， 李薇， 嚴山欽

（中航飛機股份有限公司 長沙起落架分公司，陜西漢中 723003）

0 引言

飛機起落架前輪轉彎主要通過方向舵腳蹬操縱前輪轉彎，保證前輪偏轉方向與方向舵的偏轉方向的一致性。前起落架方向舵在中立位置時（即舵板操縱開關中分流活門處于中立位置），前輪處于中立位置。當方向舵向兩側各偏轉25°±1°時（對應腳蹬位移（86±5）mm），前輪對應向兩側偏轉8°±2°，需30 s內穩定。外場頻發的起落架前輪轉彎故障是在30 s內無法穩定偏轉角。雖然目前可以通過更換舵板活門滿足設計偏轉量要求，但是拆裝單舵板活門過程繁瑣，還影響起落架系統密封性和手舵一致性[1-4]。

1 前輪轉彎操縱系統的組成

前輪轉彎操縱系統由手操縱機構、前輪手操縱裝置、手操縱控制活門、電磁換向閥、分配轉換活門、節流活門、前輪轉彎作動筒、節流嘴、舵板活門、安全活門、搖桿機構、反饋拉桿和防扭臂組成，如圖1所示。

2 前輪轉彎操縱系統舵板操縱工作原理

前輪轉彎操縱系統是一個機械隨動機構。操縱機構運動，機輪跟隨轉動；操縱機構停止，機輪轉到相對應的位置也停止[5]。前輪轉彎有兩種操縱狀態，滑行操縱狀態和起飛著陸操縱狀態。在起飛著陸狀態時，靠舵板機構實現對前輪的操縱，而舵板活門是一個旋轉柱塞式液壓操縱活門，把用腳蹬舵板的操縱信號變為分流活門的轉動，把前輪轉動的回饋信號變為分流襯套的轉動，從而控制飛機在起飛和著落滑跑過程中輸向轉彎作動筒的壓力油，以改變前輪的轉向。

圖1 某型號前輪轉彎操縱系統原理圖

為實現舵板操縱，駕駛員必須將中央操縱臺上的前輪轉彎切換開關扳到“腳操縱”位置。此時，前起落架緩沖支柱處于壓縮狀態，電磁閥的控制舵板操縱的電磁鐵接通，左系統來的壓力油經電磁閥向舵板活門供壓，使蹬舵操縱前輪轉彎處于準備工作狀態。當操縱方向舵腳蹬板時，方向舵在轉動的同時，其操縱系統中的拉桿帶動舵板活門的搖臂轉動，使舵板活門內的分流活門轉動并接通油路，壓力油經舵板活門、分配轉換活門再進入節流活門。在油壓作用下，節流活門內部滑閥軸向移動，首先切斷節流活門內溝通作動筒兩腔的節流通道，溝通進入轉彎作動筒的油路。此時，壓力油經節流活門進入轉彎作動筒的一側腔，驅動前輪轉彎，另一側腔的油液經節流活門、分配活門和舵板活門返回右系統油箱。當向相反方向蹬動方向舵腳蹬板時，舵板活門中的分流活門向相反方向轉動，機輪也就向相反方向轉彎。

3 舵操縱過程中活塞桿漂移機理分析

由前起落架舵操縱控轉彎原理知，當舵板活門內的分流活門轉動，并接通油路系統后，經過兩個重要組件將油液輸送到前起落架的轉彎作動筒的一側腔中至轉換活門、節流活門（圖2為轉換活門的結構原理簡圖、圖3為節流活門的結構原理簡圖）。舵板轉換活門有4個管嘴，分別代號1號管嘴～4號管嘴，其中1號管嘴為進油管嘴，4號管嘴為回油管嘴，2號管嘴和3號管嘴為工作管嘴。2、3號管嘴與轉換活門中的⑥管嘴和④管嘴相連接，并配合工作，不論從⑥管嘴還是④管嘴輸入壓力，轉換活門中的分流活門都會克服彈簧作用力向右移動，分別使⑤與③連通，④與②連通。轉換活門中的①管嘴和⑤管嘴分別與操縱臺上的工作管嘴相連，在“手操縱”控制前輪轉彎過程中，該管嘴與操縱臺上的工作管嘴保持常通狀態，而③管嘴和②管嘴分別與節流管嘴相連，再分別通向節流活門的“10左”管嘴和“10右”管嘴相連，無論從“10左”管嘴還是“10右”管嘴輸入油壓，節流活門中的分流活門都會克服彈簧作用力向右移動，分別使“10左”與“左”連通，“10右”與“右”連通，最終將油液輸送到轉彎作動筒的一腔中，而另一腔通過回油管路將油液輸送到油箱，實現轉彎。

從逆向航向看，當舵板活門的搖臂逆時針轉動時，系統中的油液通過舵板活門上的3 號管嘴進入到轉換活門的④管嘴，繼而與②管嘴連通，油液流入節流活門“10右”管嘴，推動節流活門中的活門向右移動，“10右”管嘴和“右”管嘴相序連通，最后流入轉彎作動筒的右腔（如圖1），轉彎作動筒的左腔油液再經過“左”管嘴→“10左”管嘴→③管嘴→⑥管嘴→2號管嘴→4號管嘴進入油箱，最終實現前起落架的右轉。同樣，當舵板活門的搖臂順時針轉動時，系統油液流經2號管嘴→⑥管嘴→③管嘴→“10左”管嘴→“左”管嘴進入轉彎作動筒的左腔，同時轉彎作動筒的右腔油液經過“右”管嘴→“10右”管嘴→②管嘴→④管嘴→3號管嘴→4號管嘴進入油箱，最終實現前起落架的左轉。

圖2 轉換活門結構原理簡圖

圖3 節流活門結構原理簡圖

當方向舵向兩側各偏轉25°±1°（對應腳蹬位移86 mm±5 mm），前輪對應向兩側偏轉8 °±2 °，30 s內未穩定，前起落架活塞桿產生漂移時，結合前起落架轉彎功能原理可知：轉彎作動筒中兩腔油壓存在壓力差，壓力差的產生與舵板活門的活門位置狀態有直接關系。

舵板活門中的活門處于中立位置的標準是被油壓驅動的轉彎作動筒的活塞桿的移動速度不大于0.1 mm/s，反映到圖2中就是2號管嘴和3號管嘴輸出的油液存在壓力差。當活門完全關閉，電磁閥處于供壓狀態時，可能有部分油液從舵板活門的2號管嘴和3號管嘴滲出。當2號管嘴和3號管嘴輸出的油液直接進入轉換活門的⑥管嘴和④管嘴，轉換活門關閉時，隨著油液能量不斷積蓄，壓力一旦大于0.1 MPa，會迫使轉換活門打開；待能量釋放、轉移后，壓降小于0.03 MPa活門又會關閉，這樣油液就會以脈動式的方式流入下一個組件節流活門（一般節流活門的打開壓力為不大于1.37 MPa，關閉壓力為不小于0.49 MPa）。同樣，油液也會脈動式地流入轉彎作動筒，使兩腔逐漸產生一定大小的壓力差，驅動作動筒內的活塞桿轉動。而實際可能不會發生轉動現象，原因在于節流活門打開的時間很短，只有在液壓管路中蓄能到一定量的時候才能打開。只要節流活門關閉，它的另外一個重要作用就會發揮出來，即轉彎作動筒的兩腔通過節流活門的節流通道構成一個減擺裝置，可達到平衡作動筒兩腔的壓力，消除活塞桿“漂移”的功效。

當舵板活門中的分流活門處于未完全關閉狀態時，轉彎系統管路會持續不斷地給下游功能組件輸送液壓油，并在轉彎作動筒中形成壓力差，從而驅使前起落架活塞桿轉動，產生“漂移”。若起落架反饋機構不能準確、及時地關閉舵板活門的分流活門，30 s后前起落架活塞桿仍會繼續運轉，無法保證偏轉角度8°±2°。

經以上分析知，提高反饋機構的反饋準確度是解決活塞桿的漂移的最直接方法。結合前輪舵操縱轉彎試驗故障排查經驗：調整反饋拉桿的轉動間隙、減小小防扭力臂之間間隙和調整鋼索預緊力能有效減少此類故障的發生。

4 結論

前起落架活塞桿發生漂移且30 s之內無法停止，與更換舵板活門大關系不大，主要癥結在于起落架反饋機構，即由反饋拉桿、小防扭力臂、輪子和鋼索等組成的反饋機構，其鋼索的預緊力、小防扭力臂之間和反饋拉桿上的轉動間隙及輪子的直徑大小是影響反饋結果的主要因素，可通過嚴控輪子直徑尺寸、消除反饋拉桿上轉動間隙、減小小防扭臂之間轉動間隙，保證鋼索滿足設計預緊力要求，有效地解決起落架活塞桿漂移問題。