馬莉　譚冰

摘要：針對某大型水陸兩棲飛機(jī)鐵鳥試驗過程中左主起落架無法正常放下的故障問題，重點從液壓系統(tǒng)設(shè)計、起落架結(jié)構(gòu)設(shè)計以及產(chǎn)品安裝等方面進(jìn)行分析，確定了故障發(fā)生的原因，并提出了針對性的改進(jìn)設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：鐵鳥試驗;水陸兩棲飛機(jī);液壓系統(tǒng);起落架;上位鎖

0 引言

鐵鳥臺架上進(jìn)行的飛行試驗是對飛機(jī)的各項設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行的第一次全面考核。通過對各任務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性能試驗，可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛在的故障和缺陷[1]。同時，排故過程中所做的更改設(shè)計，還可在臺架上再次進(jìn)行驗證試驗證明其正確性。

針對某大型水陸兩棲飛機(jī)在鐵鳥試驗起落架收放過程中出現(xiàn)的故障情況，本文分析了故障產(chǎn)生的原因，提出了故障解決方案。研究結(jié)果表明，該故障主要是由于上位鎖未能正常開鎖到位造成的，可通過更改主起上位鎖傳感器信號采集位置、加裝節(jié)流閥以及加大主起作動筒收放力度等方式解決[2]。

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)鐵鳥試驗?zāi)M100次飛行剖面試驗中，在進(jìn)行第85次～第92次飛行剖面試驗?zāi)M飛機(jī)降落過程時，出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象。

1） 左主起落架未放下，左主起上位鎖打開，起落架控制盒顯示左主起上位鎖燈滅，左主起下位鎖燈滅。

2） 右主起落架放下，右主起下位鎖未打開，起落架控制盒顯示右主起上位鎖燈滅，右主起下位鎖燈滅。

3） 前起落架及前起艙門正常放下，起落架控制盒顯示前起落架下位鎖綠燈亮起，前起艙門下位鎖綠燈亮起。

4） 起落架控制盒未上鎖紅燈亮起。

初期懷疑是起落架控制盒電源故障，于是對起落架控制盒進(jìn)行多次重新上斷電操作，但故障未排除。

2? 起落架收放工作原理

起落架收放系統(tǒng)的液壓原理簡化圖如圖1所示。當(dāng)手柄放下后，主起落架控制閥通電切換至左側(cè)，高壓油液進(jìn)入左右上位鎖作動筒的有桿腔，同時高壓油液通過單向節(jié)流閥組件5單向閥側(cè)和轉(zhuǎn)換活門，進(jìn)入主起收放作動筒的無桿腔，有桿腔油液通過單向節(jié)流閥組件6節(jié)流閥側(cè)回到油箱內(nèi)，完成主起落架上位鎖開鎖及主起落架放下動作。當(dāng)手柄收上后，主起落架控制閥通電切換至右側(cè)，左右上位鎖作動筒無桿腔的油液與回油管路相通，上位鎖作動筒內(nèi)彈簧復(fù)位。同時，高壓油液通過單向節(jié)流閥6組件的單向閥側(cè)和轉(zhuǎn)換活門，進(jìn)入主起收放作動筒的無桿腔，有桿腔油液通過單向節(jié)流閥組件5節(jié)流閥側(cè)回到油箱內(nèi)，完成主起落架收上動作及主起落架上位鎖隨動上鎖動作[3]。

當(dāng)正常放起落架出現(xiàn)故障時，可采用備用放起落架模式。操作起落架備用放開關(guān)，作動筒處的轉(zhuǎn)換活門隨即切換，起落架控制盒控制備用放系統(tǒng)相關(guān)電磁閥換向，高壓油液進(jìn)入主起落架上位鎖作動筒有桿腔，同時油液進(jìn)入主起收放作動筒有桿腔，完成上位鎖開鎖及放下動作。

3 故障原因分析

針對起落架收放系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象[4]，分析故障原因可能是以下幾種情況。

1） 左主起作動筒內(nèi)桿腔的油液壓力異常，供油壓力低或回油油路不暢。

2） 左主起轉(zhuǎn)換活門出現(xiàn)故障。

3） 左主起上位鎖開鎖異常。

4） 左主起作動筒活塞桿某處存在結(jié)構(gòu)卡滯。

根據(jù)上述原因，逐一進(jìn)行排查驗證。

3.1 液壓系統(tǒng)排故

根據(jù)故障現(xiàn)象可知，當(dāng)起落架收放手柄置于“放下”位置后，左右主起上位鎖正常開鎖，右主起正常放下，左主起未放下。由于起落架收放控制系統(tǒng)同時控制左右主起落架的收放動作，由此說明控制系統(tǒng)邏輯正常。

根據(jù)圖1可知，右主起正常放下時，左右主起上位鎖均正常開鎖，說明起落架主控電磁閥換向功能正常。

綜合故障現(xiàn)象初步判斷，通往左主起作動筒之前的油路及液壓附件可能出現(xiàn)堵塞卡滯。因此對相關(guān)液壓系統(tǒng)內(nèi)的油液進(jìn)行取樣檢測，油液污染度為6級，符合該飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染度等級要求，排除液壓系統(tǒng)污染度等級超標(biāo)原因?qū)е鹿收系目赡躘5]。

在進(jìn)入左主起落架作動筒之前的轉(zhuǎn)換活門處和單向節(jié)流閥5、6處分別加裝3塊壓力表，再次進(jìn)行收放試驗，測試壓力數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，當(dāng)起落架進(jìn)行放下動作時，高壓油液（額定工作壓力21MPa）通過單向節(jié)流閥組件5中單向閥、轉(zhuǎn)換活門進(jìn)入左起作動筒有桿腔，在電磁閥未換向之前，單向節(jié)流閥組件5處的壓力為0.5MPa，在起落架動作過程中壓力由18MPa變化為20MPa，主起落架放下到位后壓力為22MPa。左起落架無桿腔油液通過單向節(jié)流閥組件6處的節(jié)流閥回至液壓油箱中，初始壓力為0.5MPa，動作過程中壓力由20MPa變化為18MPa，再變化為16MPa，主起落架放下到位后壓力為0.5MPa。

當(dāng)起落架進(jìn)行收上動作時，高壓油液通過單向節(jié)流閥組件6中單向閥處進(jìn)入左起作動筒無桿腔，在電磁閥未換向之前，單向節(jié)流閥組件6處的壓力為0.5MPa，在起落架動作過程中壓力由15MPa變化為19MPa，再變化為22MPa，主起落架收上到位后壓力為22MPa，2s之后主控電磁閥斷電回中壓力變?yōu)?.5MPa。在進(jìn)行收上動作過程中，左起落架有桿腔油液通過單向節(jié)流閥組件5節(jié)流閥側(cè)回至液壓油箱中，初始壓力為22MPa，動作過程中左起落架無桿腔油液通過單向節(jié)流閥組件6處的節(jié)流閥回至液壓油箱中，初始壓力為0.5MPa，動作過程中壓力由20MPa變化為18MPa，再變化為16MPa，主起落架放下到位后壓力為0.5MPa。

當(dāng)出現(xiàn)左主起未放下故障時，直至右主起完成放下動作（下位鎖未能正常上鎖）的過程中，單向節(jié)流閥組件5中單向閥處的壓力直接由0.5MPa跳變至21.7MPa，未有壓力波動變化。單向節(jié)流閥組件6節(jié)流閥處的回油壓力在右主起放下過程中一直維持在1MPa，到位后壓力變?yōu)?.5MPa。

采用備用放起落架模式時，左主起轉(zhuǎn)換活門處的壓力由22MPa跳變至0MPa，供壓管路已切換到備用放液壓管路上，當(dāng)主起落架均放下到位后，壓力變?yōu)?2MPa。

根據(jù)對上述壓力測試數(shù)據(jù)的分析得知，正常收放起落架及備用放起落架液壓系統(tǒng)管路均不存在堵塞污染狀況，其所屬液壓附件工作性能正常，排除是由于液壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致左主起未能正常放下的可能[6]。

3.2 左主起上位鎖排故

在出現(xiàn)左主起未正常放下過程中，有桿腔和無桿腔油液未出現(xiàn)壓力波動變化，而且左主起仍處在收上位置處，結(jié)合故障現(xiàn)象和排除過程，最終定位故障是由上位鎖未能正常開鎖到位造成的。

如圖2所示，主起落架上位鎖正常開鎖時，液壓油由液壓管嘴進(jìn)入開鎖作動筒，活塞桿作伸出運動，推動鎖鍵逆時針轉(zhuǎn)動，同時傳感器靶標(biāo)離開傳感器感應(yīng)面，上位鎖發(fā)出開鎖信號[7]。

將收放手柄置于“放下”位置時，起落架控制盒上位鎖信號燈感應(yīng)的是鎖鍵開鎖信號，這只是一個間接開鎖信號，當(dāng)出現(xiàn)左主起未放下故障時，上位鎖開鎖信號燈滅，但實際情況是起落架支柱上的鎖柱并未與鎖鉤完全脫離。

當(dāng)更換新的左主起上位鎖之后，左主起未放下故障消失。圖3左側(cè)圈出的上位鎖為鐵鳥試驗件，可見該鎖鉤內(nèi)部有明顯壓痕，鎖鉤外表面漆面被磨掉，鎖鍵與限位裝置處存在明顯壓痕。而圖3右側(cè)的上位鎖則符合理論設(shè)計要求。

可以看出，在收上過程中左主起落架上的鎖柱與鎖鉤發(fā)生碰撞，兩者之間存在運動受力過程。理論上兩者之間不應(yīng)有擦碰接觸。

根據(jù)起落架收放液壓原理，將手柄放下時，主控電磁閥換向，高壓液壓油是同時進(jìn)入主起上位鎖作動筒和主起落架收放作動筒腔內(nèi)，起落架作動筒內(nèi)的伸縮桿同時開始做縮回動作。當(dāng)該上位鎖某處存在結(jié)構(gòu)變形或者鎖鉤表面摩擦力過大時，將導(dǎo)致開鎖過程中鎖鍵逆時針轉(zhuǎn)動偏離原位置。由于傳感器已發(fā)出開鎖信號，鎖鉤雖然出現(xiàn)順時針偏轉(zhuǎn)，但仍未偏轉(zhuǎn)到與鎖柱完全脫離的角度，而此時主起作動筒兩腔內(nèi)油液壓力已經(jīng)換向，主起則產(chǎn)生向外擺動的力，導(dǎo)致鎖柱與鎖鉤無法正常脫開，在外力長期作用下，鎖鉤內(nèi)就出現(xiàn)了兩道壓痕[8]。

4 建議改進(jìn)措施

鐵鳥試驗中出現(xiàn)的左主起落架無法正常放下故障主要是由于上位鎖未能正常開鎖到位造成的。建議進(jìn)行以下三種設(shè)計改進(jìn)：

1） 更改主起上位鎖傳感器采集信號位置，應(yīng)該采集鎖鉤的位置信號。當(dāng)鎖鉤偏轉(zhuǎn)到位后，上位鎖才發(fā)出開鎖信號。

2） 在進(jìn)入主起收放作動筒的分支液壓管路上的單向節(jié)流閥組件5處加裝節(jié)流閥進(jìn)行時序控制裝置，以使上位鎖先開鎖到位，然后液壓油再進(jìn)入主起收放作動筒進(jìn)行活塞桿縮回動作。

3） 改進(jìn)上位鎖鎖鉤內(nèi)表面結(jié)構(gòu)，以降低鎖鉤內(nèi)表面摩擦力，加大主起作動筒的收放力度，以克服上位鎖鎖鉤內(nèi)表面的摩擦力。

對上述三種改進(jìn)方案進(jìn)行對比分析，認(rèn)為目前應(yīng)先采用最簡單的改進(jìn)方案，即修整上位鎖鎖鉤內(nèi)表面工藝結(jié)構(gòu)，改進(jìn)后的起落架系統(tǒng)可以進(jìn)行正常收放動作。從長遠(yuǎn)考慮，仍需要按照前兩種改進(jìn)方案對起落架系統(tǒng)液壓原理方案進(jìn)行更改，由于涉及設(shè)計原因以及安裝周期較長，將在后續(xù)的飛機(jī)改型中進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計更改并驗證。

參考文獻(xiàn)

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[8] 侯聿.飛機(jī)起落架收放作動筒指型鎖的磨損研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2016.

作者簡介

馬莉，工程師，主要從事飛機(jī)液壓試驗方面研究工作。

譚冰，工程師，主要從事飛機(jī)液壓試驗方面研究工作。