某型飛機抖動故障分析與改進

杜琛瑋

（中航西飛民用飛機有限責任公司，陜西 西安710089）

隨著某型國產飛機用戶的增多及外場飛機服役年限的增加，近年來多次發生飛機抖動故障。該故障的發生對航空公司的運營造成了極大的困擾，且嚴重影響了飛機的品牌聲譽。飛機抖動故障如果不及時處理，會導致零部件磨損、疲勞，最終導致零部件失效，嚴重影響系統的正常工作和飛機飛行安全[1-2]。因此，必須及時對飛機抖動故障做出診斷并修復故障件以消除對飛機飛行安全的影響，并從故障原因入手，制定合適的改進措施，以降低此類故障發生的可能。

1 某型飛機抖動原因分析

1.1 故障樹分析

飛機抖動的故障樹如圖1。

圖1 飛機抖動故障樹

1.2 原因分析

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[3-4]。根據故障樹的分析，飛機本身缺陷造成的抖動主要分為以下幾類，詳細分類見表1。

表1 抖動故障分析表

2 某型飛機抖動故障實例分析

2.1 抖動故障實例分析一

2014年8月3日航后機組反映飛機飛行過程中抖動明顯。航空公司在故障發生后已按照飛機故障分析手冊的要求檢查了螺旋槳動平衡震動值和發動機減震系統，均未發現異常。根據當日飛行機組的反饋，在起飛和著陸階段并沒有明顯的抖動現象，因此基本排除了起落架艙門間隙、襟翼操縱系統軸承磨損或襟翼作動筒卡滯導致飛機抖動的可能。機組反映抖動發生在巡航階段轉彎過程中，抖動發生時由自動駕駛儀控制飛行，機組為了排除自動駕駛儀的故障當即斷開了自動駕駛儀使用人工操縱飛行。隨后發現，自動駕駛儀接通或斷開并沒能影響飛機的抖動，故障現象依然存在。機組感覺抖動的方向主要為橫向且客艙和后貨艙的感覺更為明顯。

結合以上情況，可將故障定性在飛機操縱系統故障導致的飛機抖動，具體排故方案如下：首先，要求航空公司詳細檢查副翼和副翼調整片操縱系統以及方向舵和方向舵調整片操縱系統是否存在空行程、舵面是否存在活動間隙。其次，重點檢查副翼和副翼調整片、方向舵和方向舵調整片舵面懸掛點處關節軸承的磨損情況以及副翼調整片、方向舵調整片最后一級連接拉桿上的軸承磨損情況。

經檢查，發現方向舵調整片操縱系統存在舵面活動間隙，方向舵調整片最后一級連接拉桿上的軸承銹蝕及磨損情況嚴重，航空公司更換了方向舵調整片拉桿，并對各操縱系統活動關節處進行潤滑，隨后進行試飛試驗，故障現象消除。從返廠的故障件可以看出，圖2位置處的關節軸承內環與外環已經脫出，故障件如圖3所示。

2.2 抖動故障實例分析二

2015年9月5日航后機組反映飛機飛行過程中抖動明顯。通過與當日飛行機組溝通，了解到故障現象如下：飛機在巡航階段出現了橫向的抖動，抖動發生時自動駕駛儀處于接通狀態，隨后機組斷開自動駕駛儀人工操縱飛行，故障現象依然存在。發動機的轉速和飛機飛行速度的改變無法消除抖動的現象。航后檢查發現方向舵調整片舵面存在活動間隙，方向舵調整片拉桿上的軸承有輕微磨損，方向舵調整片懸掛點處軸承磨損較嚴重，且螺栓連接點間隙超出了手冊要求。航空公司根據檢查結果，更換了方向舵調整片拉桿上的軸承和懸掛點處的軸承，隨后對方向舵調整片系統活動關節處進行了潤滑。上述工作完成后，方向舵調整片舵面活動間隙消除，飛機試飛過程中也再未出現抖動現象。

3 某型飛機抖動故障典型故障現象及原因分析

從該型飛機的可靠性監控報告統計結果可以看出，飛機外場運營至今，抖動故障共出現13次，其中有11次通過對飛行操縱系統的調整和潤滑消除了飛機的抖動。

導致該型飛機抖動的主要原因即上述兩個故障實例中所提到的調整片拉桿上軸承和舵面懸掛點處軸承的磨損。此類軸承安裝于非氣密區，經常暴露在惡劣的外部環境中，水、灰塵、鹽霧等都會加快潤滑脂的流失與干結。方向舵調整片拉桿上的關節軸承不但與結構支架的連接間隙較小，且操作位置較高，需要站在水平尾翼上才能潤滑，易使軸承潤滑不到位。該潤滑點的潤滑周期是400FH，如此頻繁的維護依然不能滿足需求。

4 改進措施

鑒于潤滑脂流失干結以及水和鹽霧腐蝕導致的軸承磨損是飛機抖動的主要原因，因此決定使用自潤滑關節軸承替代原方向舵調整片拉桿上的普通關節軸承，以避免因軸承異常磨損導致的飛機抖動故障。自潤滑關節軸承技術成熟，在波音、空客、C919等機型廣泛使用，其耐磨及耐腐蝕性能好，使用壽命長，在使用過程中不需要進行額外的潤滑保養工作[5]。相比常見的普通關節軸承，其潤滑保養的要求相對簡單、可靠。

為了降低現役飛機改裝難度，新的關節軸承在外形尺寸及安裝要求上與UC6關節軸承尺寸完全一致，同時需滿足AS 81820標準。改進過程中新研制的自潤滑關節軸承進行了徑向靜載荷試驗、軸向靜載荷試驗、動態載荷試驗及試飛試驗，試驗結果均能滿足設計要求。外場飛機在換裝自潤滑關節軸承后，整機群的飛機抖動故障頻率明顯降低。

5 結束語

飛機抖動故障一般均由機組反映，對抖動現象描述也不盡相同。在機身抖動排故過程中，我們也時常會遇到“飛機在巡航狀態機身抖動”此類簡單的故障描述。但是實際上飛機抖動故障，表現出的故障現象是多樣的，如橫向或縱向、高頻或低頻，發生時間階段也可能是起飛、爬升、巡航或下降任何一個階段，抖動可能還同時伴隨噪音等等[6]。而排故過程中這些細節的故障現象往往是解決問題的關鍵。利用技術成熟的自潤滑關節軸承替代普通關節軸承，在減少潤滑保養工作的同時，能夠大大提高軸承的耐磨及耐腐蝕性能，對于減少由于軸承磨損造成系統間隙增大導致的飛機抖動故障有明顯的作用。