某型飛機前起落架轉向操縱故障原因分析

摘要：分析了軍用飛機前起落架轉向操縱故障原因和危害，探討了防止前起落架轉向操縱故障的技術施工方案，建立一套可有效防止前起落架轉向操縱故障的施工工藝，保障飛機地面滑行安全。

關鍵詞：前起落架；轉向操縱；故障分析

Keywords：nose landing gear；steering control；fault analysis

1 故障現象

目前，國內軍用飛機地面轉向主要有兩種形式，老舊機型采用安裝在主起落架上的剎車機輪，通過控制左右機輪的剎車壓力差來實現飛機地面轉向，從而實現飛機的地面操縱可控；先進機型除具備機輪剎車的方式輔助轉向外，還增加了轉彎效率較高的前起落架轉彎系統。前起落架轉彎系統由腳蹬操縱桿系、離合器、前起落架、分流頭部、作動筒、前機輪6個部分組成（見圖1）。

某軍用飛機大修廠修理飛機前起落架轉彎系統附件分流頭部，在對裝配好的分流頭部進行試驗時發現其啟動力矩不合格，工藝規定不大于0.98N·m，操作時有明顯阻力，強行克服該阻力可能造成分流活門斷裂。

2 分流頭部構造及工作原理

2.1 分流頭部構造

分流頭部屬于液壓部件，是整個轉彎操縱系統的核心部件，由殼體、分流活門、刻度盤、接管嘴、帽、溢流活門、彎管頭、過濾器、連通活門、螺塞等零件組成（見圖2）。

2.2 分流頭部工作原理

分流頭部有操縱狀態和減擺狀態兩種工作狀態。

操縱狀態是利用從飛機系統來的液壓油，打開供壓管路至分配機構的液壓油通路。在分配機構中，液壓油經過油濾到達接通活門處，接通活門在向彈簧一面移動的同時，斷開承力動作筒的各對應腔（關閉減擺狀態），并打開分配分油活門的來油和回油路（接通操縱狀態）。分油活門與萬向軸下部接頭為剛性連接，控制襯套與反饋搖臂之間也為剛性連接。在不蹬腳蹬情況下，分油活門和襯套的相互運動使來油路和回油路關閉，動作筒腔內的液壓油被堵死，動作筒工作桿以及機輪均不動。蹬腳蹬時，腳蹬的運動通過傳動部分傳給分油活門，使其相對于襯套轉動某一角度，這時液壓動作筒的一個腔與供油路相通，而另一個腔通回油，左右動作筒成反序工作。動作筒內的液壓通過活塞桿、旋轉套筒、防扭臂傳給輪叉使機輪轉動與分配分油活門處于相同角度。與控制襯套剛性連接的反饋搖臂隨機輪一起轉動，因而控制襯套轉動的角度與分油活門的轉動角度方向相同大小相等。當分油活門停止轉動后（停止蹬腳蹬時），襯套也停止轉動，并重新關閉動作筒的來油和回油路，使機輪被鎖定在與腳蹬偏轉量對應的位置。如要使機輪的偏轉量大一些（或小一些），或使其返回中立位置，需將腳蹬移動得多一些（或小一些）或移到中立位置。為了防止機輪在受到劇烈側向沖擊時動作筒內的壓力過大，在分配裝置內部設有安全活門，該活門在壓力大于280+15kg/ cm2時可使液壓油從動作筒的一個腔流進另一個腔，使分油活門在操縱狀態工作時可同時為液壓補償器充油。從動作筒腔放出的液壓油供給液壓補償器，并移動活塞。活塞克服兩個彈簧的力，移動到彈簧的內端面抵住活塞桿螺帽的位置，活塞繼續移動，活塞桿抬起，打開放油路。在操縱狀態下，接通活門遮住了到節流孔的通路，所以節流孔不參與工作。

減擺狀態是在斷開座艙機輪操縱開關時關閉向分配裝置供油的通路。在分配裝置內，接通活門在彈簧的作用下向上移動，這時液壓動作筒各腔經節流孔相互連通，系統進入減擺狀態。當機輪緩慢轉動時（滑行或牽引過程），液壓油從動作筒的一腔流向另一腔，流動過程中所遇到的節流孔的阻力很小。當發生機輪擺振現象時（飛機起飛滑跑和著陸滑跑過程），液壓油流速迅速增大，使節流孔的阻力也增大。節流孔的這種阻尼使擺動的能量大量被消耗，從而抑制機輪的擺振。

在減擺狀態下，由于供油和回油路均被接通活門隔斷，分配分油活門和控制襯筒的偏轉對分配裝置的工作沒有影響。當液壓油有滲漏現象或因環境溫度降低使其體積減小時，在操縱狀態進行過充油的液壓補償器便通過補油活門給動作筒腔室補油。當環境溫度升高使液壓油體積增大時，余油通過接通活門的特制小孔流到補償器。關斷液壓系統時，因電動液壓開關的劇烈動作而在動作筒腔內留下的壓力也通過該特制孔泄掉。在液壓補償器的腔室充滿液壓油時，活塞桿打開放油通路放油。

3 故障分析

3.1 初步分析及處理

由分流頭部的構造與工作原理分析，啟動力不合格的原因如下：

1）分流活門內部不清潔；

2）分流活門軸承卡滯不靈活；

3）分流活門存在毛刺或尖角，與隨動閥套配合后運動不靈活。

根據初步分析結果開展施工，具體步驟包括：

1）分解分流頭部，檢查內部是否清潔，檢查結果正常；

2）分解檢查分流活門軸承，軸承轉動靈活，檢查結果正常；

3）分解檢查分流活門表面，未發現可見毛刺或尖角，檢查閥套與其配合情況，未發現明顯緊澀現象，但在重新裝配過程中對分流活門與閥套進行了研磨，以提升表面光潔度。

將所有零件清洗干凈，重新裝配，按試驗要求加載一定壓力的液壓油，檢查啟動力矩，啟動力矩仍不合格，較之前故障現象有輕微改善，可以用手擰動分流活門，但與工藝規定啟動力值相差甚遠。

3.2 深入分析

由圖3所示的產品裝配關系進一步分析分流活門在閥套里周向靈活轉動的原因，其上端的轉動依靠軸承，下端的轉動靠墊板與分流活門低端間隙，而該部位裝配間隙取決于調整墊片的厚度。重新分解檢查該部位裝配間隙時發現沒有安裝調整墊片，進一步分解檢查發現，操作者對工藝圖樣裝配關系沒有掌握，在裝配過程中錯誤地將調整墊片裝在分流頭部殼體與固定閥套端部的空間中，而該部位的外徑尺寸正好與調整墊片的裝配位置外徑尺寸一致。

3.3 故障排除

按工藝規定的位置裝好調整墊片，在試驗臺上進行測試，啟動力接近合格；改變調整墊片的厚度，保證間隙在0.1～0.3mm范圍內，再次試驗驗證，啟動力合格。

3.4 小結

防止調整墊片錯漏裝應注意：

1）加強人員技能水平，尤其是看圖能力；

2）分解時，加強故檢記錄；

3）工藝、工卡中應有防差錯過程檢查。

修理裝配過程中防止啟動力不合格的方法包括：

1）修理過程中應保證分流活門、軸承、隨動閥套等零件的修理質量；

2）裝配過程中所有零件應清洗干凈，保證裝配過程無多余物進入，裝配過程一次完成；

3）在裝配分流活門時，應將活門從隨動閥套上端放入，分流活門靠重力自由緩慢落入隨動閥套內部，落入過程中應無停頓或卡滯現象；

4）保證分流活門下端裝配間隙符合要求，但應注意裝配間隙只能通過調整墊片保證，決不可通過擰動螺塞的松緊度來保證；

5）裝配后，在無加壓情況下，用拇指與食指應能轉動分流活門，并無明顯感知阻力。

4 結論

通過對上述故障的分析，在不斷摸索和試驗驗證中找出了解決此類故障的簡單預防措施，最終實現合理預防啟動力不合格故障。裝機數架飛機進行驗證，再未發生前起落架轉彎操縱附件啟動力不合格故障。目前已累計完成6架次的飛機預防工作，在后續的修理和使用過程中，將進一步探索更多預防措施，保證飛機地面轉彎操縱的可靠性，為客戶提供可靠裝備。

作者簡介

任永鋒，工程師，主要從事飛機部件修理管理工作。