丁德鵬，江建東，劉玉營

（中航工業(yè)洪都，江西南昌330024）

0 引言

某基礎教練機某天曾進行了二個架次的飛行，起落架收放工作正常，但在進行第三個架次飛行前，飛行員啟動發(fā)動機時發(fā)現(xiàn)左起落架放下指示燈閃爍后，立即收油門，發(fā)動機停止工作。

1 工作原理

1.1 起落架收起工作原理

起落架收放系統(tǒng)由起落架液壓電磁閥、起落架收放動作筒、輪艙蓋收放動作筒、開鎖動作筒、單向限流活門、限流接頭、排油活門、液壓鎖及協(xié)調(diào)活門等組成。

起落架收放是通過操縱前、后艙儀表板上的起落架收放開關來控制起落架收放液壓電磁閥切換油路實現(xiàn)的，起落架的收放到位信號則是通過前、后艙儀表板上的航行著陸信號盒顯示。

前起落架和主起落架放下后，利用前起落架液壓鎖和前起落架作動筒內(nèi)的鋼珠鎖將前起落架鎖在放下位置；利用主起落架液壓鎖和主起落架作動筒內(nèi)的卡環(huán)鎖將主起落架鎖在放下位置。

收起落架時，將起落架收放開關置于收上位置，主液壓系統(tǒng)的來油從起落架液壓電磁閥收上接頭流出，分別進入左、右主起落架和前起落架收上管路。

進入主起落架收上管路的油液分三路：

1）進入開鎖動作筒收上腔使活塞桿縮入；2）進入?yún)f(xié)調(diào)活門，準備收輪艙蓋；3）進入液壓鎖和主起落架收放動作筒，分別打開液壓鎖和卡環(huán)鎖，將起落架收起。油液經(jīng)協(xié)調(diào)活門進入輪艙蓋收放動作筒收上腔，打開卡環(huán)鎖，將輪艙蓋收起。

進入前起落架收上管路的油液也分三路：

1）進入自動剎車動作筒；2）進入開鎖動作筒收上腔使活塞桿縮入；3）進入前起落架收放動作筒收上腔和液壓鎖，分別打開液壓鎖和鋼珠鎖，將前起落架收起。

在收起落架時，各動作筒放下腔的油液由放起落架管路回油。起落架收上后，將起落架收放開關置于中立位置，起落架液壓電磁閥切斷供壓部分的來油。

起落架在放下位置時，航行著陸信號盒上的3個綠色的信號指示燈亮，3個紅色的信號指示燈熄滅。

起落架在收上位置時，航行著陸信號盒上的3個紅色的信號指示燈亮，3個綠色的信號指示燈熄滅。

1.2 液壓電磁閥YDF-23工作原理

1.2.1 液壓電磁閥YDF-23的組成

液壓電磁閥YDF-23由操縱部分和液壓換向部分組成。

操縱部分：由兩個直流電磁鐵、上活門座、下活門座、頂桿、鋼珠、錐形彈簧、濾網(wǎng)和彈簧墊片等組成；彈簧墊片保證無壓情況下，上、下活門始終與電磁鐵靠緊。上、下活門座和鋼珠是保證閥芯兩端頭高、低壓交換。錐形彈簧保證頂桿和銜鐵在無壓情況下，保持在上部（鋼珠行程為0.2-0.25mm）。

液壓換向部分：主要由閥芯、閥套、襯套、活塞、回中彈簧、橡膠圈及堵塞等組成。橡膠圈保證高低壓腔和外部密封。

1.2.2 液壓電磁閥YDF-23的工作原理

起落架收放手柄置于中立位置時（如圖1a），電磁操縱部分不通電，2個電磁鐵都斷電，從高壓來油經(jīng)活門座和鋼珠進入閥芯兩端。因為閥芯兩端面積相等，油壓相等，彈簧力也相等，所以閥芯處于中立位置。來油不能與收、放管路相通，而收、放管路均與回油路相通。

起落架收放手柄置于收上位置時 （如圖1b），觸點4通電，右邊的電磁鐵通電，推動頂桿，迫使鋼珠向下運動，關閉下部活門座通油孔，打開上部活門座通油孔，使閥芯右端與回油路溝通。高壓來油進入左邊電磁操縱部分，油液力推動左邊的鋼珠向上移動，關閉上活門座的回油孔，打開通向閥芯左端的通油孔，閥芯在兩端油壓差作用下右移，使來油路與收起落架油路動作筒2相通，放起落架油路動作筒1與回油路相通，將起落架收上。

2 檢查和實驗

2.1 起落架系統(tǒng)狀態(tài)檢查

圖1 液壓電磁閥YDF-23工作原理

用三個千斤頂將飛機頂起，對三個起落架、開鎖機構及自動剎車動作筒的狀態(tài)進行檢查：先消除主液壓系統(tǒng)壓力，目視發(fā)現(xiàn)三個開鎖機構的開鎖動作筒全部縮回到底（收上狀態(tài)），自動剎車動作筒未伸出。前起落架、左起落架收放動作筒已機械開鎖，右起落架收放動作筒機械鎖未開鎖。

2.2 起落架系統(tǒng)電路檢查

外觀檢查：將飛機起落架地面防誤收起電路相關插頭座NX20、NX24、NX30、NX32分解， 檢查各插針、插孔的外觀良好，表面無氧化發(fā)黑，接觸可靠。將8G落地保護開關分解，未見異常。

通電、分解檢查起落架襟翼操縱繼電器盒：將起落架襟翼操縱繼電器盒從飛機上拆下，外接直流27V電源，對15G、16G繼電器進行多次通斷電檢查均工作正常；再打開繼電器盒檢查內(nèi)部接線、焊接良好。

測量起落架收放電路絕緣性：先用三用表電阻檔測量結果正常，再用500V兆歐表檢查起落架收放電路電纜的絕緣性能良好。

通電檢查起落架收放電路：將23G插頭（與液壓電磁閥對接）斷開，飛機處于地面狀態(tài)，液壓系統(tǒng)不加壓的情況下，反復操作前后艙起落架收放開關，檢測23G插頭電壓正常。

2.3 起落架收電路干擾試驗檢查

用三用表測量與YDF-23液壓電磁閥插頭相連的飛機電路的插孔收上端是否存在干擾信號：模擬飛機起飛前的工作情況，將座艙內(nèi)的儀表系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)等逐個接通，未檢測到交、直流電壓信號。YDF-23液壓電磁閥工作電壓要求大于17V，實際測量電磁閥電1、電2的動作電壓大于9V，滿足技術要求。

2.4 飛機落地通液壓收起落架試驗

通常對飛機起落架進行收放檢查時，需將飛機用三個千斤頂頂起，再進行收放工作。這完全不同于發(fā)生問題的情形。為了盡可能地模擬當時的狀態(tài)，將飛機停放在地面，用千斤頂分別放在飛機三個千斤頂支點下方，使其似頂非頂，做好飛機的保護工作。飛機在正常情況下，即發(fā)動機正常工作時，飛機的主液壓系統(tǒng)的壓力應為210kg/cm2。為了安全，將飛機接上地面液壓車，并將液壓車壓力調(diào)到100kg/cm2，將起落架收放手柄置于收上位置，大約1秒，三個起落架立即動作，航行著陸信號盒的前、左、右起落架放下的綠色信號燈熄滅。表明左、右主起落架在收起落架液壓油（100kg/cm2）的作用下，克服機輪的地面摩擦力，迅速向收的方向移動，如果地面用210kg/cm2的液壓試驗，反應速度應快于使用100kg/cm2的情況。

3 發(fā)動機開車及主液壓曲線

根據(jù)小發(fā)啟動、發(fā)動機啟動到關斷電源總電門的飛參記錄，繪制發(fā)動機轉速、液壓系統(tǒng)壓力及液電閥收上筒2輸出液壓油液的關系如圖2所示。

圖2 發(fā)動機開車及主液壓曲線

曲線圖說明如下：

0′43″：主液壓告警燈熄滅，液壓電磁閥的先導閥鋼珠運動，將回油孔關閉。

0′45″：主液壓系統(tǒng)完全建壓達到210kg/cm2。

1′08″：左起落架放下信號燈開始熄滅，但不穩(wěn)定直到2′52″。

2′53″：左起落架放下信號燈穩(wěn)定熄滅開始。

3′06″：發(fā)動機油門桿收到停車位置。

3′21″：前起落架、右起落架放下信號燈開始熄滅。

3′27″：發(fā)動機停止轉動，停止帶轉液壓泵，液壓泵不工作，系統(tǒng)壓力開始靠蓄壓器維持。

5′29″：飛機切斷電源，飛參停止記錄。

4 飛參判讀及故障分析

4.1 飛參記錄判讀

該機當日共飛行兩個架次，其故障發(fā)生在第三個架次啟動過程中，第二個架次飛機著陸期間，飛參數(shù)據(jù)記錄起落架系統(tǒng)工作正常；第三個架次地面開車1分08秒，發(fā)動機N2轉速達到56.4%時，左起落架已放下、左主輪著地信號出現(xiàn)異常，記錄為0，開車2分05秒到2分52秒，左起落架放下、左主輪著地信號出現(xiàn)間歇性跳變，2分53秒后，左起落架已放下，信號燈熄滅。在整個開車過程中（3分06秒之前），前起落架放下、右起落架放下信號正常，始終為1，起落架手柄放下信號始終為0，此時起落架手柄處于中立位置。3分06秒，發(fā)動機收油門停車，3分21秒開始前起落架放下和右起落架放下信號燈均熄滅，5分29秒，因飛機總電源關斷，飛參停止記錄。

4.2 故障原因分析

4.2.1 收起落架電路異常

通過電路外觀分解檢查、起落架襟翼操縱繼電器盒通電、分解檢查、起落架收放電路通電檢查、測量起落架收放電路絕緣性及電路干擾試驗均正常，排除了電路干擾及電纜破損而導致液壓電磁閥YDF-23的收上電磁鐵短時工作的可能。

4.2.2 誤收起落架操作

查閱該機近期連續(xù)數(shù)百次起落飛參記錄，左起落架已放下信號和左起落架落地保護信號工作正常、可靠，表明防誤收電路工作正常，即使飛行員誤將起落架收放開關短時間置于收上位置，起落架也不會動作；飛機落地通壓收起落架試驗，將起落架手柄瞬間由中立置于收上位置時，起落架出現(xiàn)立即收起現(xiàn)象，而飛參記錄顯示起落架為緩慢收起。通過上述分析排除人為操作和電路異常工作而導致起落架異常開鎖的可能。

4.2.3 液壓電磁閥YDF-23異常工作

1）液壓換向部分閥芯工作異常

飛機在第二個架次著陸時，起落架手柄置于放下位置，液壓換向閥閥芯處于左側 （見液壓電磁閥YDF-23工作原理）。當主液壓系統(tǒng)壓力消失或起落架操縱手柄置于中立時，閥芯應在彈簧力的作用下回中立。如果閥芯異?？?，不能完全回中立 （即偏左），當?shù)谌齻€架次啟動發(fā)動機且起落架手柄置于中立時，作動筒2（收上）接通回油，作動筒1（放下）有高壓油流出，起落架應保持放下位置，這與起落架異常開鎖收起現(xiàn)象不符，可排除閥芯卡滯的故障。

2）收上操作部分工作異常

（1）液壓電磁閥電2（收上）上活門座（回油）與鋼珠不密封

經(jīng)30倍放大鏡檢查，上活門座中孔球形弧面光順，鋼球形狀及表面良好，試驗臺通壓檢查密封性合格?？膳懦匣铋T座和鋼球不密封的故障。

（2）頂桿通電伸出后卡滯或錐形彈簧失效

此故障出現(xiàn)會造成電磁鐵斷電后頂桿不能完全復位，鋼球壓在頂桿上，使上活門座開啟。故障發(fā)生后，為盡量保持原狀，將電磁閥插頭拔掉。將液壓電磁閥收上、放下及回油接頭斷開再對飛機供油加壓（210kg/cm2）試驗，收上管接頭口應有持續(xù)液壓油流出，但檢查發(fā)現(xiàn)每3秒一滴，密封性良好，可以排除此故障。

（3）上活門座(回油)與鋼珠之間被油液中顆?？ㄗ?/p>

當液壓電磁閥未通電，液壓系統(tǒng)逐漸加壓（壓力由0上升至210kg/cm2）時，液壓油通過操縱部分的下活門座的中孔，經(jīng)過鋼珠從上活門座中孔回油。鋼珠受流動液壓油的作用，將鋼珠頂在上活門座的中孔上截斷回油，高壓油進入閥芯兩端，閥芯兩端壓力相等，彈簧力相等，面積相等，閥芯處于中立位置。當鋼珠在向回油孔（上活門座）移動時，可能恰巧有顆粒隨油液向回油孔流動時被移動的鋼珠壓住，使鋼珠未完全關閉回油孔。如果顆粒被卡在收上操縱部分，閥芯右邊的壓力低于左邊的壓力而形成壓力差?；赜涂仔孤读吭酱?，壓力差越大，當壓力差達到能克服閥芯彈簧力和摩擦力時，閥芯向右移動，在回中立彈簧作用下，建立新的平衡，導致作動筒2(收上)管接頭有高壓油流出。當高壓油油量達到一定時，起落架就會開鎖收起。

4.3 液壓油中顆粒物

根據(jù)美國航天學會NAS1638污染等級標準，按每100ml油液內(nèi)所含5個尺度段最大極限顆粒數(shù)，從00-12級共分14個等級，如表1。

根據(jù)標準，油液中有顆粒是必然的，級別數(shù)越大，污染越嚴重，級別每增加一級，顆粒數(shù)就翻一翻。被測油樣污染度等級，按粒徑范圍顆粒數(shù)所對應的污染度等級，得到5個等級值，以最大的等級值作為油液的污染度等級。該機液壓油污染度3次采樣檢測分析均為6級，對應表格5個尺度段最大極限顆粒數(shù)為：粒經(jīng)5～15微米的顆粒數(shù)為16000，粒經(jīng)15～25微米的顆粒數(shù)為2850，粒經(jīng)25～50微米的顆粒數(shù)為506，粒經(jīng)50～100微米的顆粒數(shù)為90，粒經(jīng)>100微米的顆粒數(shù)為16。所以最大可能為顆粒導致收上操縱部分的上活門座（回油）與鋼珠不密封，作動筒2（收上）管接頭有高壓油流出，使起落架異常開鎖。

表1 NAS1638污染度等級（100 mL中的顆粒數(shù)）

5 異常流量流速計算

根據(jù)起落架收上工作原理和故障后保持的狀態(tài)，自動剎車動作筒未動作，三個起落架開鎖動作筒已將活塞縮入，三個起落架已部分收起。從發(fā)動機點火啟動到飛參記錄停止，液壓電磁閥筒2管接頭流出的油液估算如下：

1）三個開鎖動作筒縮回所注入的油量：

2）前起落架動作筒收上腔進油量估算：

前起落架已放下微動開關壓入量約為1.6mm，前起落架收放動作筒的運動量約為微動開關壓入量的4倍。

前起落架動作筒收上腔進油量約為7.9mL/cm。

前起落架放下信號燈熄滅時，前起落架收放動作筒的縮入量約為1.6×4÷10=0.64cm;

此時，前起落架動作筒收上腔進油量V前燈滅=7.9×0.64=5mL。

3）主起落架動作筒收上腔進油量估算：

左、右主起落架已放下微動開關壓入量約為1.6mm，主起落架收放動作筒的運動量約為微動開關壓入量的4倍。一個主起落架動作筒收上腔進油量為12.06mL/cm。主起落架放下信號燈熄滅時，一個起落架收放動作筒的縮人量約為1.6×4÷10=0.64cm;

此時，一個主起落架動作筒收上腔進油量V主燈滅=V左主燈滅=V右主燈滅=12.06×0.64=7,71mL。

根據(jù)飛參記錄情況，可以看出三個起落架收放動作筒收上腔從0′43″開始進油。左起落架放下信號燈最早熄滅，時間為1′08″，穩(wěn)定熄滅時間為2′53″；前、右起落架放下信號燈熄滅時間為3′21″；三個起落架放下信號燈熄滅持續(xù)到飛參記錄結束5′29″，即：三個起落架收上腔進油到飛參記錄結束5′29″可以近似為勻速進油。

每分鐘流量=V停記/(5′29〞-0′43〞)=57.97÷(286÷60)=12.16ml。

6 液壓電磁閥收上部分鋼珠和上活門座被顆?？ㄗ〉墓收咸卣?/h2>

6.1 流量小、持續(xù)性

液壓電磁閥線圈未通電時，滑閥正常應處于中立位置。當主液壓系統(tǒng)加壓時，由于顆?？ㄔ谑丈喜倏v部分的鋼珠和上活門座之間，滑閥兩邊的壓力不相等，墊起鋼珠邊的壓力較小，在滑閥兩邊產(chǎn)生壓力差。當壓力差大于滑閥兩邊的彈簧合力和摩擦力而移動，使來油路與收起落架油路不能完全關斷（微微開啟），放起落架油路與回油路相通，產(chǎn)生小油量流出作動筒2（收上）管接頭。即使起落架收放開關未做收上操作，或者飛機電源切斷，只要該故障存在且主液壓系統(tǒng)保持一定的壓力，起落架會持續(xù)慢慢收起。

6.2 短時間、故障復現(xiàn)

當發(fā)動機停車、關斷飛機電源，由于飛機主液壓系統(tǒng)有蓄壓器，液壓壓力會保持一段時間，顆粒在液壓壓力的作用下，卡在鋼珠和上活門座之間。當液壓系統(tǒng)壓力降低到一定時，鋼珠在重力作用下離開上活門座。鋼珠壓在上活門座的時間與蓄壓器的容量成正比，與液壓電磁閥作動筒2（收上）管接頭的漏油流速和主液壓系統(tǒng)的總損耗成反比。

6.3 長時間、故障不復現(xiàn)

因顆粒是鋼珠在液壓壓力作用下壓迫上活門座保持的。當液壓壓力消失，鋼珠離開上活門座，顆粒自由離開。如果再次給主液壓系統(tǒng)加壓，顆粒隨著油液從鋼珠周邊流進上活門座中孔而進入回油管路，鋼珠恢復正常關閉上活門座，故障不復現(xiàn)。

7 預防措施

7.1 飛機操作

7.1.1 地面操作

在發(fā)動機開車前，將飛機總電源開關打開，將起落架收放開關置于放下位置。飛機著陸后保持起落架收放開關在放下位置。發(fā)動機運轉結束后對主液壓系統(tǒng)消壓到10kg/cm2以下，然后關閉總電源開關，將起落架收放開關置于中立位置。主液壓系統(tǒng)有壓力時，關注著陸信號盒的三個起落架放下綠燈，有異常，終止發(fā)動機工作，并立即消壓。

7.1.2 空中操作

在空中著陸前，如果起落架放下時，航行著陸信號盒的三個起落架放下綠燈亮等待時間長，或者在從放起落架至放襟翼時間內(nèi)著陸信號盒的三個起落架放下綠燈未全亮或無“起落架已放下”語音提示，則應采取措施，保持飛機足夠的安全高度，空中進行正常起落架收放不少于3次，如果故障現(xiàn)象不消失，按飛機飛行訓練手冊規(guī)定程序采取氮氣應急放起落架。

7.2 液壓系統(tǒng)污染控制措施

液壓系統(tǒng)污染控制的基本內(nèi)容和目的是通過污染控制措施使系統(tǒng)油液的污染度保持在系統(tǒng)內(nèi)關鍵液壓元件的污染耐受度以內(nèi)，以保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和元件的使用壽命。

7.2.1 元件和系統(tǒng)的清洗

液壓系統(tǒng)元件和成附件在加工、裝配或維修等過程的每一工藝環(huán)節(jié)后，不可避免地殘留有污染物，因此必須采取有效的凈化措施，使系統(tǒng)元件和成附件達到要求的清潔度。液壓系統(tǒng)組裝完畢后需要進行全面的清洗，以清除在系統(tǒng)組裝過程中帶來的污染物。組裝后的系統(tǒng)采用流通法進行清洗。根據(jù)具體情況可以利用液壓系統(tǒng)的油箱和液壓泵，接入高精度大納污容量濾油器，也可以采用專用的清洗裝置。

7.2.2 防止污染物侵入系統(tǒng)

一般認為，未用的新油是很清潔的。然而通過檢驗發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)過濾器凈化的新油的污染度往往超過規(guī)定的要求。國外調(diào)查結果表明，大部分新油的污染度超過了實際液壓系統(tǒng)的油液的污染度。因此，對清潔度不符合要求的新油，在使用之前必須進行過濾凈化。新油的清潔度一般應比液壓系統(tǒng)要求的清潔度高1～2級。

目前普遍采用的液壓油箱都是通過呼吸孔與外界大氣相通，當油箱內(nèi)液面下降時，外界空氣被吸入油箱，這樣不可避免地帶入大氣中的塵埃和濕氣，對系統(tǒng)油液造成污染。在油箱呼吸孔安裝空氣濾清器，可有效防止外界污染物的侵入。

液壓動作筒和起落架緩沖支柱等活塞桿的伸出端是污染物侵入的主要途徑之一。在活塞桿端一般裝設防塵密封以防止外界污染物侵入。

7.2.3 油液的更換

油液在使用過程中由于受機械、物理和化學的作用，其性能逐漸劣化。當油液主要性能劣化到對系統(tǒng)有危害作用的程度時，必須更換油液。

7.2.4 定期檢查油液污染度

液壓系統(tǒng)內(nèi)部生成的各種顆粒污染物帶有大量反映系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的信息，通過油液中顆粒污染的成分鑒別和含量測定，可以對液壓元件的污染磨損進行檢測，并為液壓系統(tǒng)的故障診斷提供重要的線索和依據(jù)，及時排除故障，及時更換油液。

7.3 液電閥濾網(wǎng)的過濾精度

適當減小液壓電磁閥YDF-23進口處的細濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸，避免較大顆粒物進入電磁閥的操縱部分，提高閥的抗污染能力。

7.4 改變液電閥的安裝方式

機上的YDF-23的安裝方式為垂直安裝，收上電磁閥的中心線朝上偏45°，鋼珠在未通壓和通電時，應落在下活門座上，而鋼珠的運動距離為0.2～0.25mm，給污染物的被壓提供可能。如果控制收上的電磁閥朝下垂直安裝，YDF-23在未通電通壓時，收上電磁閥的鋼珠將落在上活門座上，可降低此類故障的發(fā)生概率。

8 結語

飛機起落架系統(tǒng)是影響飛機安全的至關重要的組成部分，在飛機著陸及地面滑行過程中起著舉足輕重的作用。為了不斷提高飛機系統(tǒng)可靠性、安全性和有效性，保證飛機的正常飛行，進一步提高起落架系統(tǒng)的自動化、智能化、綜合化是一項十分重要的課題。

[1]雷天覺，楊爾莊，李壽剛.新編液壓工程手冊（上冊）.北京:北京理工大學出版社,1998.

[2]YDF-23-SM簡要技術說明書.長春：國營一三三廠設計所.

[3]杜來林，宋小軍.飛機附件檢修.北京：航空工業(yè)出版社，2011.