某型飛機飛行著陸滑行過程中方向舵操縱系統卡滯故障分析

史躍文 溫之樂 楊見山/石家莊海山實業發展總公司

1 故障現象

近年來，大修后的某型飛機在相關外場偶有發生著陸滑行過程中方向舵操縱系統卡滯故障，飛行員反映蹬不動腳蹬。飛行結束后，機務人員對系統進行檢查，故障現象不復現。

著陸滑行過程中方向舵操縱系統卡滯，飛行員無法修正滑行方向，無法操縱飛機地面轉彎，容易導致飛機偏離跑道及發生地面事故。

2 故障因素

2.1 操縱系統傳動件故障

1）活動件被固定件卡死。

2）拉桿、搖臂損壞卡死系統。

3）操縱系統被多余物卡死。

2.2 液壓系統故障

1）助力液壓系統油路堵塞或氣塞。

2）液壓載荷機構大、中載狀態轉換不正常。

3）液壓載荷感覺器活塞桿接頭調整過長。

2.3 方向舵機故障

方向舵機不正常。

3 原因分析及故障檢查與排除

3.1 活動件與固定件卡死

3.1.1 原因分析

方向舵操縱系統活動件與固定件的間隙過小，在飛行中飛機機體變形狀態下，可導致活動件被卡死。另外，如果背鰭電纜敷設不規則，安裝包皮后，電纜及其插頭被包皮擠壓而靠向活動件，將導致系統卡死。

3.1.2 故障檢查

此原因引起的故障會留下摩擦與卡滯的痕跡，可通過地面檢查進行確定。

1）檢查方向舵操縱系統活動件與固定件的間隙，應不小于4mm。

2）檢查背鰭包皮安裝后是否存在擠壓電纜現象。

3.1.3 故障排除

1）如果活動件與固定件的間隙不符合要求，應確定原因，進行排除。

2）如果背鰭包皮擠壓電纜，應重新敷設電纜并重新安裝包皮并進行驗合檢查。

3.2 拉桿、搖臂損壞卡死系統

3.2.1 原因分析

拉桿和搖臂的軸承損壞或脫落，將導致活動件被卡死，系統無法傳動。

3.2.2 故障檢查

此原因引起的故障現象不會自動消失，可通過地面檢查找到故障源。

3.2.3 故障排除

更換故障軸承或更換相應的拉桿、搖臂。

3.3 操縱系統被多余物卡死

3.3.1 原因分析

操縱系統活動件的艙口內如果存在多余物，飛行中多余物會發生移位，影響傳動件的運行。

3.3.2 故障檢查

此原因引起的故障可通過地面檢查進行確定。體積較大的多余物可通過目視檢查直接發現；體積較小的多余物（如螺釘、螺母）易存留在搖臂轉軸處或拉桿、搖臂的缺口內，應仔細檢查。

3.3.3 故障排除

取出多余物并修復損傷機件。

3.4 助力液壓系統油路氣塞

3.4.1 原因分析

助力液壓系統至方向舵機的管路內如果存在氣體，將使液壓油無法進入方向舵機而產生氣塞，導致舵機無法正常工作。

3.4.2 故障檢查

此故障多是因為更換方向舵機或方向舵機之前的導管時空氣進入系統所致，可通過地面檢查發現。

3.4.3 故障排除

在助力液壓系統供壓狀態下，擰松舵機導管接頭，放出氣體。

3.5 液壓載荷機構大中載狀態轉換不正常

3.5.1 原因分析

方向舵操縱系統液壓載荷機構由液壓載荷感覺器、電磁開關、工作轉換電門、大氣數據計算機組成，主要用于模擬不同表速狀態下作用在方向舵上的氣動載荷。腳蹬力的大小不但與腳蹬行程有關，還受飛行馬赫數控制。飛行中在自動控制狀態下，大氣數據計算機感受飛行馬赫數信號，通過電磁開關控制液壓載荷感覺器的油路，使液壓載荷感覺器處于“大載”（飛行馬赫數>0.7）或“中載”（飛行馬赫數<0.7）狀態。

該型飛機方向舵操縱系統的腳蹬力控制設有大、中、小三種載荷。飛機著陸時，飛行馬赫數<0.7，液壓載荷感覺器應輸出“中載”。如果這時大氣數據計算機計算失誤或電磁開關出現故障，液壓載荷感覺器就會輸出“大載”，使得腳蹬力突然增大（比“中載”大5 倍）。這時，系統并未卡滯，而是由“中載”轉為了“大載”，而飛行員仍然繼續用“中載”的力量操縱腳蹬，便會產生蹬不動腳蹬的感覺，造成系統卡滯的假象。

3.5.2 故障檢查

首先向飛行員了解腳蹬力的詳細變化情況，以確定是系統卡滯還是轉為“大載”。如果確定是由“中載”轉為“大載”，說明液壓載荷機構發生故障，應檢查以下各種載荷狀態的工作和轉換情況：

1）如果自動控制狀態失常，而手動控制正常，則是大氣數據計算機故障引起。

2）在確定Ⅰ號電磁開關處于打開位置條件下（有高壓油液通過），將轉換電門在大、中載兩個位置間轉換，若始終發出大載，則是Ⅱ號電磁開關卡在了關閉位置。

3.5.3 故障排除

確定故障源后，更換相關故障件。

3.6 液壓載荷感覺器活塞桿調整過長

3.6.1 原因分析

腳蹬在中立位置時，液壓載荷感覺器的兩個連接點與其相連的上、下搖臂轉軸成一直線。為滿足此要求，液壓載荷感覺器活塞桿的可調接頭不能太長，否則腳蹬轉過中立位置時，液壓載荷感覺器的活塞將頂碰殼體上端，導致液壓載荷感覺器下端搖臂產生轉動死點，造成系統卡滯。

3.6.2 故障檢查

1）檢查液壓載荷感覺器的中立狀態

腳蹬在中立位置時，液壓載荷感覺器的兩個連接點和與其相連的上、下搖臂轉軸應成一直線。

2）檢查液壓載荷感覺器活塞桿的外露量

大載狀態并腳蹬中立位置時檢查液壓載荷感覺器活塞桿的外露量，應為11.5 ～13.5mm。在此數據范圍內，液壓載荷感覺器下端搖臂轉動時不會產生死點。

3.6.3 故障排除

1）如果液壓載荷感覺器的中立狀態不符合固定，可通過調整其上、下搖臂的偏度來達到規定要求。

2）如果液壓載荷感覺器活塞桿的外露量不符合要求，可通過調整活塞桿的可調接頭來達到規定要求。

3.7 方向舵機故障

3.7.1 原因分析

方向舵操縱系統卡滯故障多由方向舵機配油柱塞卡滯造成。從方向舵機的構造和原理分析，導致配油柱塞卡滯的因素有多種（如有雜質嵌入間隙、柱塞或襯筒表面劃傷等）。下面僅就導致柱塞卡滯的毛細縫粘合現象和液壓側向力作用兩種情況進行分析。

1）毛細縫粘合現象

油液在柱塞的縫隙中流動時，液體中的極性分子受到金屬表面的吸引，會依附在柱塞和襯筒的表面，形成固結層。時間越長，固結層越厚，直至將毛細縫完全堵塞，油液即停止流動，柱塞與襯筒粘合在一起，造成毛細縫粘合。毛細縫粘合使柱塞工作的靈活性變差，導致從靜止狀態推動柱塞所需的力大大增加。

2）液壓側向力作用

如果柱塞表面有凸起、柱塞軸線偏斜或有雜質粘附在柱塞上，柱塞與襯筒的間隙會變得不均勻，使油液在柱塞周圍的流速不相等，導致作用在柱塞四周的壓力不均衡，形成液壓側向力，將柱塞緊壓在襯筒上，使兩者間的摩擦力顯著增大，柱塞運行困難。

在以上因素作用下，可能發生配油柱塞卡滯現象，飛機著陸接地瞬間的劇烈振動更加劇了柱塞側向力的產生。這是方向舵操縱系統卡滯故障大多發生在飛機著陸滑行過程中的原因。

當系統壓力消失后，油液停止流動，柱塞側向力消失，卡滯現象隨即解除，方向舵機工作恢復正常，方向舵操縱系統卡滯故障消失。這是飛行員通過轉小載然后再轉自動狀態（中載）故障現象便消失的原因。有時飛行員未進行狀態轉換，發動機停車后經地面重新供壓而故障不再重現，也是這個道理。

3.7.2 故障檢查

由方向舵機內部因素引起的方向舵操縱系統卡滯故障，現象消失后故障很難再現，外場不易檢查。在確定故障不是由其他原因導致之后，便可判斷故障是由方向舵機短時工作異常引起。

3.7.3 故障排除

更換方向舵機，并將故障件返廠檢查。

4 故障處置

迄今為止，該型飛機方向舵操縱系統卡滯故障均發生在著陸滑行過程修正航向或轉彎時。故障發生后，飛行員應繼續用力蹬舵，以判明是卡滯還是轉大載。如果是卡滯，大多是方向舵機引起的故障，應將轉換開關扳至手動（小載）位置，然后再扳至自動位置，方向舵機會自動恢復正常工作，系統卡滯現象將消失。如果是轉大載，則是液壓載荷機構出現了故障，應將轉換開關扳至手動位置，實行小載應急操縱。

5 技術改進

以下措施均針對外場維護工作而提出，這些措施工廠修理工藝已有明確固定，應嚴格按要求執行。

1）修理與維護中，注意檢查方向舵操縱系統活動件與固定件的間隙應符合規定要求，檢查背鰭包皮安裝后不應擠壓電纜。

2）拆裝拉桿和搖臂時，應避免碰撞軸承，避免強行裝配。鉸點螺栓安裝時，應用手指的力量推進到位，嚴禁使用金屬錘敲打螺栓。鉸點螺栓不應擰的太緊。使用中應定期涂抹潤滑脂對軸承進行防護。

3）有操縱系統活動件的艙口內嚴禁存有多余物。

4）在更換方向舵機或方向舵機之前的導管時應避免氣體進入系統和機件內。導管斷開后應及時用堵頭堵上。方向舵機儲存期間內部應注滿液壓油，安裝時盡量避免油液流出。

5）方向舵操縱系統出現卡滯故障后，應向飛行員詳細了解到底是腳蹬力增大還是系統卡死無法操縱，從而確定故障是否由液壓載荷機構大、中載狀態轉換不正常引起。

6）飛機出廠前，工廠已對液壓載荷感覺器的中立狀態和液壓載荷感覺器活塞桿的外露量進行了調整，外場不應輕易改動。如果更換了調整片效應機構或液壓載荷感覺器以及與之相關的搖臂，便應對其進行重新檢查并調整至符合規定要求。

7）維護中按規定清洗油濾，注意保持油液清潔，避免雜質進入系統，防止舵機的配油柱塞發生卡滯現象。