某型飛機剎車失效分析及對策研究

江建東，劉玉營，丁德鵬

（駐320廠軍事代表室，江西 南昌 330024）

某型飛機曾發生一起剎車失效飛行事故征候，造成該機與地面停放飛機相擦。針對這一問題，本文根據故障現象、飛參判讀、現場檢查情況，對造成飛機剎車失效的故障原因進行了分析，并對多余物產生的根源進行了全面排查，開展了改進研究和試驗驗證，形成了改進措施。

1 故障描述

1.1 故障現象

某型飛機某日晝間飛行，執行儀表綜合飛行任務，正常滑出、左轉，在反舵回轉時剎車失效，飛行員收油門，應急剎車并關車，造成飛機與地面停放的飛機空速管相擦，該機機頭左上部蒙皮輕微劃傷（25厘米×25厘米），發生一起飛行事故征候。

1.2 飛行員描述

據當事飛行員反映，進座艙后檢查冷氣壓力符合規定且剎車正常，發動機工作正常，經請示指揮員允許后將飛機從停機位滑出；滑出后握剎車手柄剎車并蹬左腳蹬，飛機左轉；轉過90°后，反蹬舵回轉準備對準滑行線滑行時，剎車失效，飛機仍然左轉，立即收油門、拉剎車，飛機停住。

1.3 痕跡勘查

現場勘查飛機機輪碾壓與剎車痕跡發現，飛機滑行軌跡為：飛機從2#停機位滑出后，在接近滑行線附近開始向左轉彎，至前輪滑行約20米后，飛機有向滑行線左側運動的趨勢并繼續左轉，在距5#停機位的另一架飛機機頭約8米處開始有明顯的應急剎車痕跡，直至與該機位的飛機相擦。飛機滑行軌跡見圖1。

圖1 飛機滑行示意圖

2 故障定位分析

2.1 飛參數據判讀

飛參顯示，飛機正常起動后1分0秒到1分5秒，方向舵偏轉角25.8°（左轉）， 航向角由210.5°變到181°，說明飛機左轉剎車正常；1分6秒到1分10秒，方向舵偏轉角-25.1°（右轉），航向角由167.3°變到114.6°，飛機仍然左轉，說明飛機蹬右舵時剎車失效。

2.2 故障再現

檢查故障飛機剎車系統有關成附件履歷本、機務工作日記、工作卡片等原始記錄，符合規定要求；目視檢查剎車系統剎車裝置、腳蹬等相關部件，未見異常;分段檢查剎車系統管路及附件，排除了剎車調壓器、剎車分布器、應急轉換活門、氣壓電門、剎車加速器、放氣活門失效和剎車系統管路堵塞導致故障發生的可能性。檢查故障飛機剎車系統性能，系統密封性良好，第一次剎車工作正常；再次剎車，前后艙剎車表均指示3kg/cm2，遠小于規定值11.5-0.5kg/cm2；經多次剎車檢查發現，握剎車手柄約1分鐘后剎車壓力指示緩慢上升至規定值，與正常剎車立即響應的特點不符，故障再現。

2.3 故障定位

根據故障再現情況,初步判斷該機剎車系統存在局部堵塞。拆下KJY-8A空氣減壓器（以下簡稱50減壓器）進行地面試驗臺測試時發現，減壓器進口壓力為100 kg/cm2時，出口壓力先正常上升到30 kg/cm2，然后緩慢升至40 kg/cm2，不符合kg/cm2的產品技術要求；分解減壓器進氣腔及進氣活門處有黑色絮狀物，調壓活門閥口處有同樣的絮狀物，堵塞進氣孔。更換新品50減壓器后，檢查剎車系統工作正常，故障現象消失。

由此判斷，50空氣減壓器進氣腔被絮狀多余物堵塞，是造成右轉剎車失效的直接原因。

3 故障機理分析

該型飛機冷氣剎車系統工作原理如圖2所示，來自主冷氣瓶的130 kg/cm2壓縮空氣經50空氣減壓器（1），出口壓力降為50 kg/cm2；減壓后的壓縮空氣進入減壓活門（2）進口；當握壓前艙或后艙剎車手柄，減壓活門（2）將50 kg/cm2壓力減壓至11.5-0.5kg/cm2，然后經應急轉換活門（4）后分為兩路，一路經剎車分布器（6）、減壓加速器（11）、電磁活門（8）和應急轉換活門（4）后進入主輪剎車裝置，另一路經鎖閉開關（7）、電磁活門（8）后進入前輪剎車裝置。減壓加速器將控制壓力放大1.3倍，剎車壓力為16+0.5-1kg/cm2，前輪剎車壓力未經放大，剎車壓力為11.5-0.5kg/cm2。松開剎車手柄后，主機輪剎車壓力經減壓加速器（11）釋放，前輪剎車壓力經鎖閉開關（7）釋放，管路剎車壓力經減壓活門（2）釋放。飛行員蹬腳蹬，通過剎車分布器調節左右機輪剎車壓力，控制差動剎車，實現飛機地面剎車或轉彎。應急剎車時，來自主冷氣瓶的壓縮空氣直接通過應急轉換活門（4）進入主輪剎車裝置，不受50減壓器控制。

圖2 冷氣剎車原理圖

從工作原理可知，50減壓器是控制冷氣進入主剎車系統的關鍵部件，而減壓器內存在絮狀多余物時，會在氣流作用下局部堵塞或完全堵塞氣路，使減壓器出口供氣量不穩定。當局部堵塞時，冷氣流量減小；當完全堵塞時，冷氣無法進入主剎車系統，使剎車失效。從故障現象和檢查情況看，應急剎車系統工作正常，說明故障產生在主冷氣剎車系統；且試驗過程中剎車系統出現工作時好時壞現象，與飛行員反映的暖機、滑出正常及右轉剎車失效相吻合。因此，造成飛機右轉剎車失效的原因是：飛機在滑出左轉向右修正過程中，50空氣減壓器內絮狀多余物堵塞了冷氣剎車系統氣路，使冷氣無法進入主剎車系統，導致剎車失效。

4 多余物來源排查

經檢測，50減壓器內絮狀多余物主要是聚氯乙烯和滌綸纖維的混合物，該混合物可能是以聚氯乙烯為基體，滌綸纖維為增強材料人造革，并有少量滌綸纖維、棉纖維和羊毛纖維。為徹底消除安全隱患，對50減壓器內絮狀多余物來源進行了分析查處。

4.1 制造裝配過程

冷氣系統的成附件，制造、裝配工藝規定不允許接觸油、水，裝機前必須保證產品內部的清潔；50減壓器（1）經裝前試驗驗證合格后用堵帽封住，裝機時取下堵帽，通過卡箍（2）和螺釘緊固件（3）、（4）、（5），安裝在座艙內右側壁第12框加強筋上，見圖3，減壓器固定好后再連接導管；冷氣導管均在（0.3～0.5）MPa壓力下用汽油清洗干凈，安裝前用清潔干燥的冷氣吹凈導管內腔。但部隊在飛機出廠后開飛特定檢查及入夏換季特定檢查時，拆除了50減壓器的進氣濾網，并注入適量的儀表油。

對冷氣系統制造、裝配過程中使用的材料進行成分確認發現，僅用于對冷氣導管安裝條件不太理想部位進行表面保護的漆布，與多余物的主要成分類似。經查，該型飛機共有12項冷氣系統導管，導管的制造、裝配共18道工序，流程為：領料→下料→表面處理→領用零件→修整管子端頭→零件擴口→強度氣密試驗→清洗→包扎→噴漆→貼標簽→油封包扎→交付總裝車間→縫制漆布→拆除封嚴物→吹凈導管內腔→裝機→清除多余物。其中，縫制漆布是在拆除導管各接管嘴及管螺帽的封嚴物之前進行，即導管制造完工后先對導管內腔進行清洗，并對導管兩端用牛皮紙封嚴包扎后，再對需要保護的導管外表面縫制漆布，漆布僅可在導管兩端的管端件間滑動，不會進入導管內腔。

綜上所述，該型飛機冷氣剎車系統制造、改裝及修理工藝正確，對系統的清潔、防水和禁油要求明確，質量原始記錄詳細、完整，過程可控；且部隊在拆除50減壓器進氣濾網時也未發現異常，因此可以排除在制造裝配過程中，冷氣剎車系統內部進入以聚氯乙烯為基體，滌綸纖維為增強材料人造革多余物的可能。

圖3 KJY-8A空氣減壓器的安裝示意圖

4.2 冷氣濾模擬試驗

對QL-3A型冷氣濾，用100 kg/cm2的壓縮空氣模擬充氣20次，分解檢查發現冷氣濾出口端毛氈表面有13個直徑為2mm、高度約0.5mm的凸起，凸起表面纖維有起毛現象，凸起情況見圖4所示。模擬試驗結果表明，QL-3A冷氣濾出口端毛氈上的纖維在使用過程中存在進入系統管路和附件中的可能性，與多余物中含有羊毛纖維的結果相符。

圖4 毛氈和出口墊圈

4.3 外場普查

普查東北地區某型系列共106架飛機發現，所有飛機的50減壓器進口濾網均已被拆下，部分減壓器內腔有油液；6架飛機減壓器內部被污染，其中同型教2架，單座飛機4架，具體情況見表1。從普查情況看，不僅同型教空氣減壓器內部有不同程度的污染，其它型號個別單座飛機也不同程度的存在內部污染物。

表1 被污染飛機情況表

綜上所述，該型系列飛機冷氣系統內部在制造、裝配過程中不會帶入絮狀的多余物；QL-3A冷氣濾出口端毛氈上的纖維在使用過程中存在進入系統管路和附件中的可能性。同時，某軍區空軍為防止冷氣系統結冰，下發《危及飛機安全的重點機件和關鍵部位的維護規定》通知，在冷氣系統注儀表油，取消減壓器濾網，造成纖維聚集，并使絮狀物無阻擋的進入了減壓器，進一步增大了冷氣系統阻塞的風險。

5 改進措施

為防止QL-3A冷氣濾出口端毛氈上的纖維在使用過程中存在進入系統管路和附件中的可能性，避免多余物無阻擋地進入減壓器，造成冷氣系統阻塞的風險，開展了設計改進和試驗驗證，形成了對策措施。

5.1 QL-3A冷氣濾改進

對QL-3A冷氣濾內部的出口墊圈進行設計改進，冷氣濾內部結構和出口墊圈安裝位置見圖5、圖6，改進后的出口墊圈見圖7，在保證流通面積的情況下，采取縮小出口墊圈的通孔直徑，增加通孔數量的方案。方案一：將出口墊圈的13個φ2mm （流通面積40.84mm2） 通孔改為37個φ1.2mm孔 （流通面積41.85mm2）；方案二：將出口墊圈的13個φ2mm通孔改為25個φ1.5mm孔（流通面積44.18mm2）。

圖5 QL-3A冷氣濾內部結構圖

圖6 出口墊圈安裝部位

圖7 改進方案示意圖

對3種不同規格的試驗件進行驗證試驗，結果為：通流孔為φ1.2mm的墊圈試驗后，冷氣濾出口端墊圈（濾層）無突起及起毛現象，分解檢查出口端過濾器內腔及濾芯，未發現有墊圈（濾層）脫落的羊毛纖維；用通流孔為φ1.5mm墊圈試驗時，出口端墊圈（濾層）的毛氈表面突起約0.3mm，無起毛現象。

經試驗驗證，最終確定選擇方案一，將原來出口墊圈的13個φ2mm孔改為37個φ1.2mm孔，以解決QL-3A冷氣濾出口端氈墊出現突起及起毛現象，避免毛氈上的纖維在使用過程中進入系統管路和附件中。

5.2 恢復空氣減壓器進口濾網

50減壓器內部通孔直徑為2mm，且有多個拐角，其主要功用是將來自主冷氣瓶的130 kg/cm2壓縮空氣降為50 kg/cm2，供剎車系統、座艙蓋啟閉、座艙密封、除霧和油箱增壓。減壓器一旦堵塞或氣路不暢，不僅影響剎車正常工作，還會導致座艙充氣、座艙氣密帶充氣、防冰、油箱地面預增壓等功能無法實現。為防止50減壓器內部管路堵塞，設計時在入口端設有濾網，并禁止接觸油、水。而部隊為防止冷氣系統結冰，根據軍區空軍 《危及飛機安全的重點機件和關鍵部位的維護規定》通知要求，拆除了50減壓器的進氣濾網，并注入適量的儀表油，增大了50減壓器被異物堵塞的風險，因此恢復空氣減壓器內的進口濾網非常必要。

5.3 使用維護注意事項

東北地區部隊恢復空氣減壓器進口濾網后，建議研究采用氮氣替代壓縮空氣作為冷氣系統工作介質，或在易結冰時節對冷氣系統進行除水后，使用氮氣作為系統工作介質，以防止冷氣系統結冰。

按照產品工藝規程，油液會導致冷氣系統中的污垢聚集，污染冷氣系統管路和附件，造成橡膠密封件提前老化，影響附件的正常工作和壽命，且生產制造廠、大修廠對冷氣系統管路和附件有明確的防水和禁油要求。因此，建議部隊在冷氣系統使用維護工作中，禁止向冷氣系統管路和附件內注油。