某型教練機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)油門桿操縱力偏大問(wèn)題分析

劉詠梅

（洪都航空工業(yè)集團(tuán),南昌330024）

0 引言

某型教練機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)技術(shù)條件規(guī)定，油門桿從“停車”到“慢車”（或相反）的操縱力不大于13kg，與改裝前的飛機(jī)相同。但該型教練機(jī)在廠內(nèi)交付驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收方發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)油門桿操縱時(shí)普遍偏緊，油門桿從停車位推向慢車位時(shí)操縱力偏大，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)大部分飛機(jī)操縱力均超過(guò)了規(guī)定值要求。為此，需要對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行研究分析，以查明問(wèn)題原因，研究制定相應(yīng)的解決措施。

1 某型教練機(jī)油門操縱結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

1.1 油門操縱結(jié)構(gòu)

某型教練機(jī)是在某型飛機(jī)上進(jìn)行改裝的，兩型飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)在座艙、機(jī)背前的布置分別如圖1、圖2所示。從圖1、圖2可以看出，與改裝前的某型飛機(jī)相比，某型教練機(jī)前后座艙之間、機(jī)背前發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)的不同之處有：

1）增裝了1套后艙左右油門桿；

2）增裝了1個(gè)支座、4根拉桿、以及8處拉桿與搖臂接合處。

在不考慮制造、裝配誤差時(shí)，增裝的8處拉桿與搖臂接合處采用球軸承或球狀活動(dòng)關(guān)節(jié)的連接形式，對(duì)系統(tǒng)的操縱力影響較小。

增裝的后艙油門桿的結(jié)構(gòu)形式同前艙油門桿，為防止油門桿由于飛機(jī)振動(dòng)發(fā)生危險(xiǎn)位移，其油門桿本身須有一定的摩擦力要求[1]，即不連接拉桿時(shí)操縱力為（2±0.5） kg。

除上述新增操縱系統(tǒng)構(gòu)件，以及新增操縱系統(tǒng)構(gòu)件后為適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱要求少量調(diào)整座艙前的支座搖臂外，從機(jī)背后到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、搖臂與拉桿的接合形式保持不變。

1.2 油門操縱力技術(shù)要求

某型教練機(jī)的油門操縱力設(shè)計(jì)允許值與改裝前的某型飛機(jī)相同。在任何情況下，油門操縱手柄均為操縱力的作用點(diǎn)，操縱力的方向沿油門操縱手柄推拉圓弧的切線方向，操縱力大小規(guī)定為：

1） 未連接拉桿系統(tǒng)時(shí)為（2±0.5） kg；

2）連接拉桿系統(tǒng)后，左、右油門操縱手柄同時(shí)進(jìn)行操縱時(shí)：

（1） “停車”到“慢車”（或相反），不大于 13 kg；

（2）“慢車”到“額定”（或相反）：不大于 12 kg。

圖1 改裝前的某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)示意（座艙段、機(jī)背前）

圖2 某型教練機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)示意（座艙段、機(jī)背前）

2 油門桿操縱力分析

2.1 某型教練機(jī)機(jī)背前停車位置傳動(dòng)關(guān)系分析

為分析某型教練機(jī)機(jī)背前停車位置傳動(dòng)關(guān)系，先以改裝前的某型飛機(jī)座艙油門桿支座為例說(shuō)明操縱系統(tǒng)作用力的傳動(dòng)關(guān)系，如圖1所示。

當(dāng)左發(fā)動(dòng)機(jī)在停車位時(shí)，已知桿1有效臂長(zhǎng)為L(zhǎng)1=175 mm，桿2有效臂長(zhǎng)為L(zhǎng)2=47.516 mm；假設(shè):垂直作用在左發(fā)油門桿上的力F1=1 kg；依據(jù)同一支座上力矩相等原則， 即 F1·L1=F2·L2；可知：F2=F1·L1/L2=4.11 kg，即桿2力為4.11 kg。依此類推，可得其它各桿上的作用力及傳動(dòng)關(guān)系（表1）。

表1 改裝前的某型飛機(jī)機(jī)背前停車位置傳動(dòng)關(guān)系

同樣可以得出某型教練機(jī)機(jī)背前停車位置傳動(dòng)關(guān)系（表2）。

表2 某型教練機(jī)機(jī)背前停車位置傳動(dòng)關(guān)系

2.2 傳動(dòng)關(guān)系變化對(duì)操縱力的影響

當(dāng)作用在改裝前的某型飛機(jī)油門桿操縱力為13kg時(shí)，在不考慮油門桿本身摩擦力的情況下，在停車位置分別推左、右發(fā)油門桿的操縱力為5.25 kg（（13-2.5）/2=5.25 kg），通過(guò)表 1中改裝前的某型飛機(jī)左、右發(fā)傳動(dòng)關(guān)系可知，左發(fā)桿6的力為18.113kg、右發(fā)桿6的力為15.49 kg。

某型教練機(jī)出座艙到飛機(jī)機(jī)背后的第一根拉桿為桿7。當(dāng)某型教練機(jī)左發(fā)桿7的力為18.113 kg、右發(fā)桿7的力為15.49 kg時(shí)，通過(guò)表2中某型教練機(jī)左、右發(fā)傳動(dòng)關(guān)系可知，左發(fā)油門桿操縱力為5.51kg、右發(fā)油門桿操縱力為4.73 kg，共約10.3 kg。

因此在不考慮后艙油門桿及桿8時(shí)，作用在前艙油門桿的力為 12.8 kg（10.3+2.5=12.8kg）。

2.3 后艙油門桿對(duì)操縱力的影響

前、后艙油門桿之間的傳動(dòng)關(guān)系見表3。

表3 某型教練機(jī)前后艙油門桿停車位置傳動(dòng)關(guān)系

當(dāng)作用在后艙油門桿的操縱力為2.5 kg時(shí)，通過(guò)上述傳動(dòng)關(guān)系計(jì)算可知，前艙左發(fā)操縱桿力為1.2kg、右發(fā)為 1.1 kg，共計(jì) 2.3 kg。

2.4 某型教練機(jī)油門桿操縱力計(jì)算結(jié)果

不考慮新增操縱構(gòu)件的摩擦力以及制造、裝配誤差對(duì)操縱力的影響，某型教練機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)操縱力為 15.1kg（12.8+2.3=15.1kg）。

2.5 試驗(yàn)驗(yàn)證情況

為驗(yàn)證某型教練機(jī)新增操縱構(gòu)件對(duì)油門桿操縱力的影響，對(duì)廠內(nèi)10架某型教練機(jī)進(jìn)行了油門操縱力測(cè)量，結(jié)果如表4、表5、表6所示。

表4 發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)完好狀態(tài)下的操縱力

表5 斷開后艙油門桿的操縱力

表6 增裝后艙油門桿對(duì)操縱力的影響

從測(cè)量結(jié)果可知，除4#機(jī)、6#機(jī)外，其余8架飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)完好的狀態(tài)下，油門桿從停車推到慢車位置的操縱力均大于13kg，不滿足現(xiàn)行技術(shù)條件的規(guī)定。但油門桿從慢車推到額定位置的操縱力滿足不大于12kg的要求。

在斷開后艙油門桿的狀態(tài)下測(cè)量前艙油門桿操縱力，大部分飛機(jī)的油門桿從停車位置推到慢車位置操縱力均滿足不大于13kg的要求。

對(duì)比兩種狀態(tài)下的測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn):增裝后艙油門桿后，油門操縱力實(shí)際增大為0.5kg～3.2kg，因此證實(shí)了新增操縱構(gòu)件對(duì)某型教練機(jī)油門桿操縱力確實(shí)存在一定影響。

2.6 操縱力統(tǒng)計(jì)分析

圖3 油門桿操縱力增量正態(tài)分布

由樣本值(表6中停車至慢車區(qū)域雙發(fā)操縱力增量)計(jì)算得：

基于給定樣本的總體方差

故μ的置信水平為0.8時(shí)的置信區(qū)間為：

即：某型教練機(jī)新增操縱構(gòu)件后，在置信水平為80%時(shí)，操縱力增量最大為2.57 kg（圓整為2.5kg），因此，前艙操縱力為 15.5 kg（13+2.5=15.5 kg）。

通過(guò)上述操縱力傳動(dòng)關(guān)系分析計(jì)算，某型教練機(jī)前艙操縱力為15.1kg（未考慮摩擦力以及制造、裝配誤差對(duì)操縱力的影響）；同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，前艙操縱力為15.5kg。所以，在計(jì)入摩擦力以及制造、裝配誤差對(duì)操縱力的影響后，同時(shí)操縱左右發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿從停車推到慢車位置的操縱力應(yīng)為15.5kg。

3 油門桿操縱力偏大問(wèn)題影響分析

因新增操縱構(gòu)件導(dǎo)致油門桿操縱力增加后，對(duì)飛機(jī)使用是否有影響需進(jìn)行危害性分析。

由于目前狀態(tài)下，僅是在同時(shí)操縱左右油門桿從停車位推到慢車位時(shí)，油門桿操縱力偏大；而從慢車位置以后，油門桿操縱力均滿足技術(shù)條件的規(guī)定。因此需從空中、地面的使用情況來(lái)分析油門操縱力的增大對(duì)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響。

3.1 空中起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)

如出現(xiàn)單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車的應(yīng)急情況，從表4的測(cè)量結(jié)果可看出，僅操縱左發(fā)或右發(fā)時(shí)，油門桿從停車位置推到慢車位置的操縱力均小于10kg，因此不會(huì)對(duì)飛行員操作帶來(lái)影響。

如果出現(xiàn)兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)空中停車的極端情況，受蓄電瓶容量限制，也應(yīng)對(duì)單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行空中起動(dòng)操作，因此目前同時(shí)操縱左右油門桿從停車位推到慢車位置時(shí)油門桿操縱力偏大的情況不會(huì)對(duì)飛機(jī)員的使用造成影響。

3.2 地面起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)

按某型教練機(jī)技術(shù)說(shuō)明書的規(guī)定，地面需進(jìn)行雙發(fā)起動(dòng)操作，目前狀態(tài)下操縱力雖然超出技術(shù)條件規(guī)定的允許值，但經(jīng)我廠地勤人員實(shí)際操作驗(yàn)證，為可操作的狀態(tài)，不影響部隊(duì)地勤人員地面開車時(shí)的操作>。

因此，經(jīng)分析某型教練機(jī)目前狀態(tài)下在操縱雙發(fā)起動(dòng)、油門桿從停車位推到慢車位時(shí)，油門桿操縱力偏大的情況不會(huì)對(duì)飛機(jī)的正常使用造成影響。

4 結(jié)語(yǔ)

某型教練機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)增裝了后艙油門桿及相應(yīng)的操縱系統(tǒng)構(gòu)件，但操縱力沿用了某型單艙飛機(jī)規(guī)定，未考慮新增操縱構(gòu)件（包含后艙油門桿）對(duì)油門桿操縱力的影響，因此，需重新規(guī)定某型教練機(jī)油門桿操縱力的設(shè)計(jì)允許值。

通過(guò)對(duì)空中和地面發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的實(shí)際使用狀態(tài)進(jìn)行分析，操縱雙發(fā)油門桿從停車位推到慢車位時(shí)操縱力的增大不會(huì)對(duì)飛機(jī)的正常使用產(chǎn)生影響。

因此，根據(jù)新增操縱機(jī)構(gòu)后油門桿傳動(dòng)關(guān)系對(duì)操縱力的影響分析與計(jì)算及實(shí)際測(cè)量的操縱力增量統(tǒng)計(jì)分析與計(jì)算，擬發(fā)出更改單更改技術(shù)條件，將左、右油門操縱手柄同時(shí)進(jìn)行操縱時(shí)“停車”到“慢車”（或相反）的操縱力由不大于13kg改為不大于15.5kg。對(duì)實(shí)際操縱力大于15.5kg的飛機(jī)，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。

[1]飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：航空工業(yè)出版社,2006.