飛機滑行偏轉液壓控制組件故障分析

楊 政

（成都華太航空科技股份有限公司，四川成都 611700）

0 引言

液壓控制組件（6GC）是飛機前輪轉彎的主要控制機件，在機輪滑行過程中如果操作不當，飛機將超出跑道造成事故，所以必須保證該機件處于正常工作狀態，以滿足飛控要求，防止其出現超出極限偏置（零偏）情況。當飛行員操作滑行時，如果超出正常滑行偏置，但超零偏電流不大，可以通過方向舵配平彌補，以實現正常滑行，安全落地后需盡快送修。零偏電流存在一個合理的區間值，在合理范圍內的零偏電流是可以允許的，但超出允許范圍后將可能影響滑行安全，需要送修。本文圍繞零偏電流展開研究，對控制口壓力和流量的影響、裝機后作動關系等深入分析。

1 工作原理

液壓控制組件（6GC）是飛機前輪轉彎的控制機件（圖1）。據不完全統計，送修的液壓控制組件中70%以上是“滑行偏置”原因所導致的。

圖1 液壓控制原理

6GC 做為控制轉彎的主要機件，主要由伺服閥組件、伺服閥組件的LVDT、殼體組件、旁通閥、補償器組件等構成（電磁組件屬選裝，本文中沒有電磁閥配置）。該機件有4 個油口，分別是供油口A、控制口B、控制口C、回油口D。

通過A 口供壓，壓力為3000 psi（1 psi≈6895 Pa），進入殼體后到伺服閥組件內：①伺服閥不通電或零偏電流內±0.16 mA 時，控制口B 壓力等于控制口C 壓力（壓力平衡）；②伺服閥通+8 mA 時，控制口B 壓力＞控制口C 壓力（極限壓力）；③伺服閥通-8 mA 時，控制口B 壓力＜控制口C 壓力（極限壓力）。

由于補償器原因，D 口內腔保持約100 psi 壓力，目的讓兩個控制口始終保持有余壓狀態，防止空氣進入殼體內，避免無效作動。控制口上方兩個節流孔限流最大流量約2 gpm（1 gpm=3.785 L/min）。

旁通閥的主要作用是：當B 口超壓工作時導通B 和C 兩口，實現兩口直通壓力，有效卸壓，防止零件過載損壞。

LVDT 的主要功能是對伺服閥內腔平衡臂下方的閥芯位置進行跟蹤，控制B、C 口的壓力，還對電流大小和方向進行反饋。理想的輸出信號是零點對稱的，而零點實際是一個區間值，與電流成正比例變化，但與液壓力大小無關。當超過零偏電流之后，壓力將保持不變（極限壓力），所以LVDT 輸出信號僅與通壓后的電流大小和方向有關。

2 零偏電流

2.1 壓力—電流曲線

以滑行右偏故障為例。A 口供壓、D 口接流量計后回油箱，分別選用最短的管路連接控制口B、C 到壓力表1、表2，關斷流量計兩端閥門，以便減少延遲影響電信號的響應采集。

電流控制選用三角波、頻率0.004 Hz、波峰16 mA、偏置-8 mA、時間250 s（0.064 mA/s）。X 軸為電流信號，±8 mA；Y1 軸為C 口壓力表1 信號，0～3000 psi；Y2 軸為B 口壓力表2 信號，0～3000 psi。

A 口供壓3000 psi，電流調至-8 mA 后運行程序，按上述參數自動采集X、Y1、Y2 信號，繪制壓力—電流曲線：-8 mA 時，C 口壓力3000 psi，B 口壓力124 psi；+1 mA 時出現壓力平衡點1，B 口、C 口壓力均為600 psi；+8 mA 時，B 口壓力3000 psi，C 口壓力136 psi；+0 mA 時出現壓力平衡點2，B 口、C 口壓力均為1500 psi（圖2a））。

圖2 壓力—電流曲線

按主手冊CMM32-57-10 要求，兩平衡點值相減的絕對值小于0.32 mA 為合格（滯后電流），而實測值為1 mA，判定為不合格機件。同時，按伺服閥子部件手冊CMM32-50-02 要求，兩平衡點值代數和除以2小于±0.16 mA 為合格（零偏電流），而實測值為+0.5 mA，判定為不合格機件。由于來件故障是向“右偏”，所以+0.5 mA 為該機件的“右偏”零偏電流值。

從圖2 中可直觀看出，“右偏”故障時零偏在X 座標0 mA 右側為正值，測試還發現“左偏”故障時零偏在X 座標0 mA 左側為負值，通過此現象可更便于后續排故工作的展開。

調整合格后，為了更精準地觀察零偏電流，將X座標從±8 mA 調整為±0.5 mA、電流控制選用三角波、頻率0.004 Hz、波峰1 mA、偏置-0.5 mA、時間250 s（0.004 mA/s）。X 軸為電流信號，±0.5 mA；Y1 軸為C口壓力表1 信號，0～3000 psi；Y2 軸為B 口壓力表2信號，0～3000 psi。

繪制調整合格的壓力—電流曲線：-0.5 mA 時，C口壓力3000 psi，B 口壓力124 psi；+0.08 mA 時出現壓力平衡點1，B 口、C 口壓力均為1400 psi；+0.5 mA時，B 口壓力3000 psi，C 口壓力136 psi；-0.02 mA 時出現壓力平衡點2，B 口、C 口壓力均為1300 psi（圖2b））。

計算可得滯后電流為0.1 mA、零偏電流為+0.05 mA，均滿足手冊要求，可正常穩定使用。

2.2 流量—電流曲線

以送修故障“機組反應前輪左偏”為例，對流量—電流曲線進行論述。打開流量計兩端閥門，讓B、C 口接通，電流控制選用三角波、頻率0.004 Hz、波峰16 mA、偏置-8 mA、時間250 s（0.064 mA/s）。X 軸為電流信號，±8 mA，Y1 軸為流量計信號。

A 口供壓3000 psi，電流調至-8 mA 后運行程序，按上述參數自動采集X、Y1 信號并繪圖：-8 mA 時，C口壓力大于B 口壓力，流量方向為從C→B，最大流量2.1 gpm；-0.5 mA 時出現零流量點1（最低點），因C 口壓力等于B 口壓力，流量為0；+8 mA 時，B口壓力大于C 口壓力，流量方向從B→C，最大流量2.1 gpm；-1.2 mA時出現零流量點2（最低點），B 口壓力等于C 口壓力，流量為0。送修故障是“左偏”，接合上述壓力—電流曲線進行分析，可知-0.85 mA為該機件的“左偏”參考零偏電流值。與從壓力—電流曲線得出的結論一致，“左偏”時電流在X 軸左側。

按伺服閥子部件手冊CMM32-50-02，最大流量可以達到6.24～7.61 gpm。但整機安裝后由于受節流孔限流約束，所以一般不以被限流的流量來計算零偏電流，只是作為參考來驗證壓力曲線的穩定性，同時觀察壓力和流量對于零偏方向是否一致。

伺服閥組件是根據磁場和電流大小，通過平衡臂、針孔噴嘴等來實現控制壓力的，調好零偏后再以流量曲線沖擊若干次，盡量模擬飛行過程中的流量，并使電氣元件長時間運行后，再繪制壓力曲線。此時，機件的各項參數最接近裝機使用時的性能（如發熱、電阻值、磁場、振動等）。如果壓力曲線穩定且合格，則調整完成；如果壓力曲線或流量曲線異常，或存在零偏不穩定等問題，則重新調整，直到調整合格為止。所以，維修工作最后是以壓力曲線零偏來確認偏置故障是否消除的。

3 作動關系

維修合格的機件裝機連接到輪向柱，并控制機輪轉向，連接管路為A 口供壓、B 口接作動筒左側、C 口接作動筒右側、D 口回油箱。

以滑行右偏故障為例，當出現“右偏”故障時零偏在X 座標0 mA 右側，為正值，且超出零偏電流合格范圍±0.16 mA。當飛行員供最大允許工作電流+0.16 mA時，機輪沒有在+0.16 mA 電流修正后往左轉向，而是繼續往右轉。+0.16 mA 時，C 口壓力3000 psi，B 口壓力124 psi（圖3a））。此時作動筒保持左位不動，齒條帶動轉向柱順時針轉動不變，即出現機輪右轉向保持不變或始終右偏故障，屬于不正常滑行狀態“滑行右偏”。

圖3 壓力—電流曲線修正

正常情況下，在+0.08 mA 后作動筒由于兩端壓力不相等，將不再保持左位不動，而逐漸開始往右移動，使齒條帶動轉向柱逆時針轉動，機輪左轉向。在+0.08 mA前，C 口壓力大于B 口壓力，作動筒齒條會向左移動，帶動轉向柱順時針轉動，機輪右轉向在+0.08 mA 后，B口壓力大于C 口壓力，作動筒齒條會向右移動，帶動轉向柱逆時針轉動，機輪左轉向（圖3b））。

而故障案例中，直到+0.16 mA 還沒有達到轉向電流，飛行員需要繼續加大修正電流并輔助方向舵來配平，直到機輪向左轉且達到正常可控方向后才停止加大修正，并在這樣的超修正狀態下工作，保持正常滑行直到安全著路。此時，飛控集成系統和機組就會反應報故“滑行右偏”，相關機件需盡快送修。

4 結束語

隨著我國民用航空業的不斷進步和科技的發展，飛機已成為常見的交通工具。為了實現安全可靠的飛行，維修人員需要完全理解CMM 手冊中每個子部件的功能，還要清楚該功能在整機上體現情況，并結合AMM、IPC 手冊等資料查詢裝機后的作動關系，通過總結經驗，不斷提高維修質量和自身技術水平，以滿足現代飛機部件維修需求。