某型飛機左襟副翼小幅度顫動故障分析

■ 郝天昊 郝琦/大連長豐實業總公司

1 故障現象

一架某型飛機總裝調試時發現，雙系統打壓（未進行單系統打壓）時左襟副翼在任意位置均無法穩定停住，即在任意位置固定駕駛桿時翼面均在穩定點附近小幅度往復顫動，周期約0.5s。該故障在廠內為首次出現。

經檢查，與翼面、作動筒和分配機構連接的機械連桿、拉桿等均無明顯活動間隙。與無故障飛機的分配機構進行串件后故障消失，初步確定分配機構本身或其與系統匹配之間出現故障。

2 分配機構檢查情況

將疑似存在故障的分配機構拆返修理車間進行檢查，主要性能指標與交檢時一致，說明附件本身不存在性能故障。為防止故障復現，對該分配機構進行分解、重新裝配和試驗，相關結果如表1所示。由表1可知，分配機構重新裝配后主要性能指標合格，與分解裝配前相比，不靈敏區不重合度和啟動力略有下降。此外，由于該分配機構輸入搖臂的襯套存在劃傷且內徑小于標準要求，重新裝配時對該輸入搖臂進行了更換。

表1 分配機構性能試驗結果

分配機構重新裝配試驗后裝機檢查，顫動故障消失。

3 故障原因分析

由于疑似故障件的分配機構經檢測無性能故障，且分解檢查也未發現內部存在污染物，初步判斷導致系統不穩定、襟副翼翼面顫動故障的可能因素有兩個：一是分配機構與系統的匹配性不好，穩定裕度小；二是分配機構內部存在死區空氣，降低了液壓油的彈性模量。

由于故障發生時，飛機正處于總裝全機調試初期，系統中含有空氣是正常的，且不排除系統內部存在死區空氣的可能。但該故障以往并未發生過，因此合理推測死區空氣并不是導致襟副翼顫動的唯一因素，很可能是與其他因素疊加而導致了故障的發生。從分配機構的返修試驗情況也可看出，該分配機構的各項指標均在合格范圍內，即使其穩定裕度小，也難以作為單一因素導致系統不穩定。為此，對分配機構的匹配問題進行具體分析。

根據飛機設計手冊[1]，將襟副翼的操縱模型進行了簡化，如圖1所示。

圖1中，CΔp和Ce分別代表分配機構的壓力和流量增益系數。其中，Ce與分配機構的流量曲線、最大流量、不靈敏區、雙系統不靈敏區不重合度等有關，CΔp與分配機構的滑閥間隙和摩擦力有關，滑閥間隙和摩擦力與分配機構的內漏量、啟動力、摩擦力等有關。

圖1 襟副翼操縱簡化模型

根據飛機設計手冊[1]給出的穩定性判斷公式（見圖2），4個變量對系統穩定性有影響，分別是分配機構的壓力和流量增益系數CΔp和Ce、液壓油的彈性模量N和支座剛度KA。其中，CΔp、N和KA越大越有利于系統穩定，Ce越小越有利于系統穩定。

圖2 系統穩定性判據

經檢查，機械拉桿等均無活動間隙，且分配機構輸入搖臂的襯套存在劃傷且內徑較小不影響支座剛度KA，可以認為支座剛度KA不存在問題。

其余因素具體分析如下：

1）液壓油中的空氣會降低液壓油的彈性模量N，屬于負面影響；

2）系統的流量曲線斜率變大會使Ce變大，屬于負面影響；

3）不靈敏區略微變大會使Ce減小（過大則會導致不穩定），對于穩定性屬于正面影響，但會使系統響應變慢，因此對于系統響應速度來說屬于負面影響；

4）不靈敏區不重合度變大會使兩系統中立位置不一致，屬于負面影響；

5）內漏量、啟動力、摩擦力增大會使CΔp變小，屬于負面影響。

由表1可知，疑似故障件重新裝配后，系統最大流量、雙系統不靈敏區不重合度和啟動力有所下降，均屬于有利于系統穩定的變化。疑似故障件分解重裝后，對系統穩定性存在正向影響，穩定裕度增加，附件與系統的匹配性有所改善，尤以雙系統不靈敏區不重合度的改善最為明顯，從接近上限的0.05降至0.03。該件的不靈敏區范圍僅為0.08，過大的不靈敏區不重合度容易造成兩系統中立位置不一致，從而造成附件穩定裕度小，與系統的匹配性不好，影響系統穩定性。

從疑似故障件分解重裝前后的參數變化和機上故障排除情況可知，分配機構與系統的匹配性不好、穩定裕度小是導致本次襟副翼顫動故障的因素之一。此外，疑似故障件重新分解裝配并在機上安裝后，死區空氣很可能隨之排出，使液壓油的彈性模量N恢復正常，這對于系統的穩定也是有利的。

4 結論

針對該飛機雙系統打壓時左襟副翼在任意位置均無法穩定停住、存在小幅度往復顫動故障進行分析，認為應是分配機構與系統的匹配性不好、穩定裕度小、液壓系統內存在空氣等因素疊加導致系統出現了不穩定。

為預防同類故障再次發生，建議采取以下措施：

1）分配機構在車間修理時，應將雙系統不靈敏區不重合度盡量調整至0.04以下，避免接近0.06上限；其他性能指標如內漏量、啟動力、摩擦力、流量曲線偏差等也應盡量調整至接近該類產品的平均數據，不宜過大，以提高附件的穩定裕度，避免出現匹配問題而影響系統穩定性。

2）在總裝調試打壓時應做好液壓系統的排氣工作，特別是對于分配機構等容易產生死區空氣的部位，應通過擰松導管螺帽的方式排除空氣，必要時可對附件重新安裝。