飛機液壓系統故障原因分析與改進

黃紅讓

摘要：針對飛機液壓系統故障多而嚴重影響飛行安全的問題，從多年的故障統計中發現：設計與制造、使用維修、噪音與振動等是液壓系統故障多發的主要原因，并提出了針對性的預防措施。

關鍵詞：液壓系統?故障原因?改進方法

1.概述

飛機的液壓系統主要為飛機提供安全可靠的液壓能源，用于完成起落架收放、襟翼收放、前輪轉彎、主起機輪剎車等操作。為了保證液壓系統工作可靠，現代飛機上一般安裝有主供壓系統和應急供壓系統。液壓系統的安全可靠直接關系到飛機的飛行安全。根據多年的外場統計顯示，液壓系統的故障大多體現在系統油液污染、系統壓力不足、成品部件內部故障等。因此，分析飛機液壓系統故障產生的原因、提出改進方案，對于飛機的安全性和經濟性具有重要意義。液壓系統故障主要由以下方面造成：

2.設計與制造存在缺陷

2.1?液壓油箱設計存在不足

液壓系統中的液壓油箱，是系統中存放液壓油、并對油液進行散熱的地方。由于目前飛機上的液壓油箱多數是采用開啟式空氣增壓油箱，這樣不僅在加油和日常維護中，易使灰塵、水分等污染物進入油箱，還會增加空氣與液壓油接觸的機會，容易導致液壓油污染;另外，受空間的限制，液壓油箱的空間較小，一般為6～12L，而且對液壓油的散熱主要是利用飛行中外界氣流的，而且對液壓油的散熱主要是利用飛行中外界氣流進入油箱夾層來實現的，散熱效果較差;尤其是當液壓系統在地面工作時，就無法對油箱進行散熱，致使液壓油的溫度偏高，引起系統污染嚴重和附件工作不穩定而引發故障。

2.2?管路和附件布局不合理

由于液壓導管和附件在設計安裝時，常常受到飛機空間的限制，使導管無法保證良好的走向，許多導管彎曲度大，安裝密集，縱橫交錯。這樣一方面在油液流動過程中，沿程損失和局部損失增大，引起系統的壓力損失增大，溫度升高;另一方面也增加了系統的壓力脈動和對管壁的沖擊力，引起導管的彎曲振動和徑向振動加強，加之導管之問的間隙較小，導管之間就可能產生碰撞磨損，引起導管的破裂。如某部多架飛機，在3?年內就先后發生液壓導管破裂故障93?起。另外，維修人員在拆裝某個附件或導管時，往往先要拆下其它的導管和附件;有時因維修窗口（通道）?太小，拆裝時無法看到，只能憑感覺，這樣就很容易發生維修差錯而引發故障。由于液壓泵是由發動機轉子帶動工作的，使得許多液壓附件和導管都是安裝在發動機艙周圍。由于發動機工作時，附近溫度很高，達數百攝氏度，這樣不僅使液壓系統自身產生的熱量不易散發掉，還會使系統的溫度升高。而系統溫度過高，就會引起液壓附件工作不穩定、液壓油性能變差、系統污染嚴重等不良后果。這是飛機液壓系統故障多的一個重要原因。

2.3?液壓泵設計存在缺陷

液壓泵是液壓系統的核心附件，在使用與維護中發現其設計存在缺陷、故障較多。如某型飛機采用的YZB-23?柱塞泵，曾發生過多起故障，據統計在使用維修中，因YZB-23柱塞泵故障就更換了十幾臺。故障多的一個重要原因，是泵在設計中存在缺陷。此泵的柱塞與斜盤之問采用了滑靴靜壓支承，即在柱塞頭部開一個小孔，從工作腔內不斷引出一股泄漏量很小的高壓液壓油，使之在柱塞頭部的間隙中形成一定厚度的油膜（0.015～0.025?mm），油膜按一定壓力分布，而承受柱塞的全部作用力。這種支承，雖然避免了柱塞與斜盤、轉子與分油盤的直接接觸，減少了摩擦力，使用壽命延長，但也增加了泄漏損失。特別是當液壓系統被污染時，含有固體顆粒污染物的液壓油高速流過小孔時，會不斷沖刷小孔，使之直徑增大、泄漏量增加而超過規定。另外，該泵缸體采用單點支承，在工作過程中會受到側向力的作用，尤其是當柱塞發生卡滯，就會使缸體發生傾斜，加重轉子和分油盤之間的磨損，而引發故障。

3.使用維修存在的問題

據了解，在維修工作中，部分維修人員不能自覺遵守各種維修法規和規章制度、維護作風較差導致維修品質不高，也是引起液壓系統故障多的一個重要原因。主要表現在以下方面：

3.1?系統污染嚴重

由于有關人員缺乏液壓油污染控制的基本知識，對污染控制重要性認識不夠，尤其是對老舊飛機的污染控制不夠重視，而這些飛機的污染往往最為嚴重。但由于各種原因，致使相關人員未能認真貫徹執行。因而在工作中，不能自覺做好防污染工作，致使污染物進入系統。如在加油時，未按規定檢查加油設備和液壓油品質、拆下的附件導管不能及時包扎等;由于沒有專門負責管理污染控制工作的部門和人員，對維修工作中如何進行污染控制，也沒有明確規定，因而缺乏有效的監督管理。導致在油料的存放、運輸和使用中，就無法實施有效的污染控制;在拆裝、加油、試驗等維修工作，就出現了圖省事、不按規章要求進行的現象。這些是導致目前軍用飛機液壓系統污染嚴重的一個重要原因。

3.2?導管維修不良

彎制導管時，由于沒有按照標準和工藝進行，有時使導管的彎曲部位出現較大的橢圓度，在使用中就易出現縱向裂紋;有時使導管彎度過小，使導管存有較大的內應力，在使用中就易發生橫向裂紋。例如，在某型飛機助力系統中，緩沖瓶與單向活門連接的導管，因為受到液壓泵出口高壓脈沖的影響，加之導管彎制時，其橢圓度約為9.6?%，大于承受壓力脈動的導管應不大于6?%的要求，導致導管產生縱向裂紋達9?mm。另外，在導管的安裝過程中，有時不能保證導管之間、導管與附件之間的規定間隙，在系統工作就易使導管磨穿漏油;有時未對正就強行安裝，使喇叭口處及彎曲處出現應力集中而發生裂紋;有時為了操作的方便，不按規定安裝導管的固定卡箍，隨意去掉卡箍和變動卡箍的位置，使導管震動加強，甚至出現共振而損壞。

3.3?故障排除不徹底

目前排故方式較為單一，主要是采用換件的方式。這種方式雖然節約了維修時間，提高了飛機的完好率;但增加了維修經費，尤其是不利于對故障的分析和預防，往往使故障排除不徹底。因為有時換上新件后，故障雖然表面上看被排除了，但故障產生的機理往往并不清楚，因而就不可能從根本上消除故障，類似的故障還可能會發生。如電磁換向閥故障不能換向時，如果不進行校驗和分解檢查，往往很難知道故障的真正原因;如果是液壓系統污染引起的，即使更換了電磁換向閥，但由于系統污染沒有解決，所以類似故障遲早還會發生。

4.噪音與振動難以消除

噪音是液壓系統不可避免的一種現象，要完全消除噪音是困難的，只能設法減少噪音和避免不正常的噪音。噪音往往伴隨振動。噪音惡化系統部件工作條件，振動則會引起系統損壞。產生噪音和振動的可能原因有以下幾種：（1）由于液壓系統進入空氣而產生噪音。（2）?由于液壓部件設計與制造上的原因引起噪音。（3）由于液壓系統安裝上的原因而引起振動。（4）由于液壓系統的使用維護不良和某些零件損壞而引起的噪音。（5）系統參數選擇不當和管道變形使系統不穩定所致的振動。

5.降低液壓系統故障的方法

從上述分析可知，引起液壓系統故障多的主要原因：一是由于飛機自身特點——空間狹小，使系統設計存在缺陷，導致附件可靠性底、系統布局不合理、工作溫度高和抗污染能力差;二是維修質量不高和系統污染嚴重。因此，要想減少系統的故障，一方面應該改進系統的設計，提高系統的可靠性和維修性，另一方面培養優良的維護作風，防止系統污染，努力提高維修品質。

5.1?改進設計，提高系統工作的可靠性和維修性

在系統設計時，一定要按照液壓系統的規范進行，對飛機液壓系統中不符合規范要求的部分，應給予改進。在系統設計時，應注意的問題是：

第一，選用性能優良的液壓附件（尤其是液壓泵），并且盡可能將重要的液壓附件安裝在環境溫度底且通風散熱好的部位，以提高附件工作的可靠性;第二，要充分考慮系統對液壓油清潔度的要求，選用高精度的油濾，盡可能采用容積較大的自供增壓油箱，以提高系統的抗污染能力和散熱效果;第三，提高系統的維修性，盡量增大維修通道，并使液壓附件和導管的布局科學、合理，以便于平時的拆裝和維護;第四，大量采用先進的科技成果，對飛機和地面設備進行改裝。如推廣液壓系統加裝磁塞，以便定期觀察污染情況，將油箱改為壓力加油和箱外顯示油量，以便減少油箱蓋打開次數，有效控制系統的污染。

5.2?做好系統防污染工作

英國對液壓系統的一次抽樣調查，證明液壓油污染引起的故障，占液壓系統總故障的85?%?左右，業內人士的大量研究也表明，液壓系統故障有78?%是污染造成的，因此防止系統污染，是降低故障的有效措施。加強教育，提高對污染控制的認識加強維修人員職業道德和責任性教育;大力宣傳防污染工作的重要意義，使維修人員充分認識污染控制工作的重要性、艱苦性和長期性;加強維修法規、特別是有關污染控制標準、知識和相關規定的學習，使之在維修工作中增強防污染的自覺性，按規章制度辦事，養成優良的維修作風。

5.3?采取措施消弱噪音

應從維護方面防止空氣進入液壓系統，注意排除系統內的空氣，保持工作油液的清潔，保持油泵等部件的結構完好，管道合理布局并加以固定，調整好油泵與原動機軸的同心度，防止油泵轉速過高等。

6.結束語

飛機液壓系統可能產生的故障比較多，引起故障的可能原因也是多方面的，發生了故障往往不易找到具體原因。因此，重視液壓系統的設計生產、日常維護，主動預防才能減少故障的發生，保證飛行安全。