某型飛機機輪與輪艙導管干涉原因分析及解決辦法

張旭 楊鵬

摘要：本文介紹了某型飛機飛行后機輪與導管相干涉的問題。當主起機輪未安裝到位時，飛機在滑跑過程中機輪繞軸旋轉的同時沿軸向產生擺動，其運動軌跡展開到平面為一條周期性S形曲線。假定機輪直徑1100mm，未安裝到位的機輪擺動角度的極限值為2.13°，此時機輪輪緣處在軸方向的擺動幅度達20.46mm；通常情況下，原機上位鎖導管與機輪內側之間間隙不小于50mm，但新制導管一般比原機導管長。當兩種情況同時發生時，機輪輪胎內邊緣與導管就出現相互干涉，長時間磨損可能導致機輪爆胎、導管破裂，從而影響飛機安全。

關鍵詞：起落架；機輪；擺動；導管；干涉

Keywords：landing gear；wheel；swing；conduit；interference

1 機輪擺振與導管干涉

起落架屬于飛機的起飛著陸裝置，其功用是保證飛機的起飛滑跑、著陸滑行，并吸收著陸及地面運動時產生的撞擊和跳動能量。在飛機著陸滑跑過程時，從機輪觸地開始，機輪與地面之間出現復雜的交變載荷激勵[1]。當機輪安裝不到位時，機輪在轉動過程中會發生擺動，飛機在滑跑前進方向上就產生交變的擺動，會在跑道上留下一條S形曲線，這種搖擺作用的運動叫做機輪擺振[2，3]。機輪產生擺振時，起落架會出現劇烈振動，導致機體產生強烈抖動，嚴重時可能導致起落架和機體的結構損壞[4]。

目前，大多數飛機起落架為前三點式，主起落架輪艙內除了有能容納主起落架的空間外，還有供起落架作動的液壓導管，這些導管分布于輪艙內側或前端。當起落架收起后，部分導管位于主起落架機輪中間。導管與起落架之間應保持足夠間隙，但當輪艙導管偏長以及機輪擺動時，輪艙內導管與機輪之間會出現相互干涉現象。本文對這種故障現象進行分析，并通過試驗復現了故障。

2 故障分析

某型飛機飛行后檢查，發現右主起落架后輪組外側輪胎內邊緣存在環形磨痕，如圖1a）所示，進一步檢查發現右主起落架輪艙內一段上位鎖導管有磨損痕跡，導管外表面局部漆層已脫落，如圖1b）所示。

圖1中的導管是主起落架上位鎖開鎖導管，當起落架方向系統供壓后，液壓油從液壓系統通過該導管進入上位鎖中使上位鎖開鎖。該導管位于主起落架輪艙前端正中間位置，凸起端朝向外側，材料為20#鋼。當主起落架收起后，導管恰好處于主起落架后輪組機輪之間，通常情況下該導管凸起端距機輪輪胎距離不小于50mm。

圖1中的機輪為主起落架機輪，固定于主起落架小車架兩側，用于支撐飛機，供飛機在地面起飛、著陸、滑行與制動。

2.1 原因分析

飛機滑跑起飛后，機輪仍處于轉動過程中，主起落架收起后，隨著小車架翻轉進入輪艙，上位鎖導管正好處于主起落架后輪組之間。由于上位鎖外側導管為上次大修時新制導管，新導管比原機導管長，在導管定型時，凸起頂點比原機導管更靠近外側機輪。在設計之初該導管與收起狀態下的起落架機輪支架間隙較大，因此更換新導管無其他影響，但在飛機飛行一定小時數后進行外場維護時，機務人員對主起落架機輪進行了更換，安裝機輪時機輪未安裝到位。飛機滑跑過程中，機輪一邊繞軸轉動，一邊沿軸向擺動。飛機離地后，由于機輪依靠慣性仍處于邊轉動邊擺動的運動狀態，造成起落架收起后原本處于后輪組之間的上位鎖導管與機輪產生了周期性摩擦，從而造成圖1所示故障的發生。

該機輪未安裝到位的原因是慣性傳感器齒輪與機輪內部配合齒未嚙合，如圖2所示。

機輪內部與慣性傳感器配合的齒輪齒厚為8mm，安裝機輪時，機輪內部配合齒并未進入慣性傳感器兩齒之間（見圖2），用花螺母將機輪固定后經過滑跑飛行，機輪與慣性傳感器發生相對轉動。當機輪內部配合齒進入慣性傳感器兩齒之間，機輪沿軸向存在8mm的軸向活動空間。機輪齒輪外徑為215mm，機輪平面偏轉極限角度達2.13°，輪緣在水平位移幅值為20.46mm，如圖3所示。

2.2 風險分析

機輪擺振的危害：機輪的擺振運動增大了機輪所受的交變應力，對起落架造成疲勞損傷，縮短壽命，嚴重時可能導致起落架損壞，甚至機毀人亡。

機輪爆胎的危害：機輪與導管相磨導致機輪邊緣出現一條環狀磨損區域，該處輪胎壁厚變薄。當輪胎厚度達到安全極限后，飛機著陸時主起機輪后輪組先與地面接觸，接觸瞬間后輪組輪胎壓激增，極有可能發生爆胎，使飛機失穩沖出跑道，造成不可估量的損傷。

導管磨損的危害：輪胎為橡膠件，導管為20#鋼，單輪胎與導管相磨，磨損部位是同一位置，長期磨損導致導管該位置處壁厚變薄，液壓系統工作時，導管內壓力突增，極有可能導致導管磨損部位破裂，液壓系統壓力驟失，液壓系統無法正常工作，嚴重時危害飛機安全。

3 預防措施

3.1 導管檢查

檢查輪艙內導管外觀，輪艙導管是否有均勻漆層保護，導管漆層是否有磨損脫落；檢查機輪磨損情況，定期檢查輪胎非著陸點處的非正常磨損。

3.2 機輪安裝檢查

檢查機輪安裝是否到位，頂起飛機，當主起落架機輪離地后，用力晃動輪胎，如輪胎出現較大晃動即晃動幅度超過1mm時，應重新對該機輪進行安裝調試。

3.3 起落架收放檢查

主起落架收起后，檢查機輪與輪艙內導管之間的間隙。在起落架系統收放過程中對該處間隙進行重點檢查。

參考文獻

[1]蔡佳圻.飛機起落架擺振動力學分析及其非線性問題研究[D].南京：南京航空航天大學，2015.

[2] M John. An Investigation of Landing Gear Shimmy：Tirre Models，Tire Test Methodlogies，Analysis and Parameter Studies [R]. SAE Technical Papers，1999.

[3]周進雄，諸德培.飛機機輪參數擺振穩定性及其若干影響因素[J].振動與沖擊，1998，17（4）：26-29.

[4] E Staff. Landing Gear Topped List of Aircraft Systems Involved in Accidents During 35-Year Period [Z]. 1994-12.