灣流G550飛機水平安定面卡阻故障分析

李青

【摘 要】水平安定面是飛機關鍵舵面，其卡阻故障直接影響飛機的飛行安全，因此對水平安定面卡阻的故障分析具有重要的現實意義。本文是根據G550故障實例，結合飛機維修手冊AMM及維修經驗做出的故障分析。

【關鍵詞】水平安定面作動筒；襟翼/水平安定面控制組件

1 故障描述

某架灣流G550飛機在定檢后執行調機任務期間，起飛收起襟翼手柄時水平安定面無法作動，同時顯示器上出現琥珀色STABILIZER FAILED信息和藍色FLAP/STAB MAINT REQD A-B信息，飛行員按下EMER STAB電門，斷開襟翼和水平安定面聯動后襟翼工作正常，水平安定面單向運動最終卡阻在-4.6°位置。

2 原理分析

灣流G550飛機的水平安定面操作分為兩種模式：正常操作模式和應急操作模式。（1）正常操作模式下，機組操作中央操作臺上的襟翼手柄，把襟翼手柄設置到某一位置，水平安定面會遵循襟翼/水平安定面控制組件（FCU）存儲的襟翼/水平安定面內部邏輯移動到相應位置。（2）應急操作模式下（EMER STAB按鈕在ARM位），機組只能通過主副駕操作桿上的配平電門操作水平安定面上下作動，這時升降舵配平片的電動配平是脫開的，同時襟翼和水平安定面聯動也是脫開的。當水平安定面從應急模式轉成正常模式時，水平安定面會在FCU的控制下自動匹配襟翼手柄位置。

如圖1所示，整個水平安定面操作由襟翼手柄或配平電門發送命令，襟翼/水平安定面控制組件（FCU）接受命令并接受MAU（模塊化航空電子設備組件）提供的空速/大氣數據等飛行數據，再根據與襟翼相配平的水平安定面位置數據，輸出115V三相交流電驅動電動馬達，最后操作水平安定面作動筒（HSA）運動到相應位置。HSA上的反饋裝置給FCU反饋作動筒實際位置，最終通過MAU（模塊化航空電子設備組件）指示在顯示器上。

FCU為整個系統的大腦，它接受襟翼手柄/配平電門位置、大氣數據/空速等飛行數據后通過內部儲存的邏輯程序驅動和控制水平安定面作動筒達到操作水平安定面的目的。在操作水平安定面和襟翼作動筒期間，FCU不斷監控操作過程并自測，確保系統工作正常。水平安定面作動筒是飛行控制系統的重要組成部分，是飛機安全飛行的重要裝置。它主要實現兩大功能：（1）驅動水平安定面繞其轉軸轉動，實現飛機的縱向配平；（2）為水平安定面提供支撐，抵消氣動載荷產生在安定面轉軸上的鉸鏈力矩。G550飛機HSA作動筒主要由電動馬達裝置、HSA上下連接件、滾珠絲杠螺母組件、防逆轉機構、齒輪箱組件、齒輪箱基座和反饋機構組成。當絲杠在電動馬達經齒輪組件帶動下旋轉時，滾珠絲杠螺母在絲杠上做軸線運動，從而帶動和HSA連接的水平安定面轉動。

HSA抵消氣動載荷產生在安定面轉軸上的力矩主要是由防逆轉機構實現。防逆轉機構的結構主要是由推力軸承、棘輪、彈簧爪等部件組成，大約提供400磅的恒定負載用于防止絲杠非正常運動.例如作動筒伸長運動時，外加載荷為壓縮載荷時，防逆轉機構不參與工作；當外加載荷為拉伸載荷時，防逆轉載荷參與工作。而作動筒收縮運動時，外加載荷為壓縮載荷時，防逆轉機構參與工作；外加載荷為拉伸載荷時，防逆轉機構不參與工作。當載荷過大，主彈簧爪失效無法連接棘輪，次級彈簧爪連接棘輪，驅動作動筒運動至基座機械止擋位并鎖定，從而鎖定水平安定面，此時HSA下基座的指示手柄將在彈簧力的作用下彈至tripped位。

3 排故過程及分析

按工作原理可知，水平安定面卡阻有以下幾種可能：襟翼控制手柄故障（命令錯誤）；FCU故障（控制故障）；HSA故障（作動故障）和電纜故障（傳輸故障）。飛機落地后經檢查，水平安定面位置指示和駕駛艙指示一致，均為-4.6°，并且襟翼控制手柄工作正常；重置FCU跳開關并試車，故障依舊；打開接近面板觀察HSA時發現tripped指示手柄在tripped位。后續按照手冊重置手柄并校裝測試，水平安定面工作正常。

之后翻查定檢記錄，定檢中有一項水平安定面作動筒潤滑工作。工卡步驟（b）和（e）中有先把tripped手柄扳到tripped位，潤滑后重置手柄至NO tripped位的要求。雖然手冊中有重置要求，但是重置過程要求不清，圖表中也未標識正確位置指示線；工作結束時未曾要求全行程操作水平安定面數次或者要求水平安定面的操作測試。雖然這次故障不一定是由于工作時重置不當造成，但手冊中工作要求不嚴，程序不妥當確實埋下了一個安全隱患。在此事件后，立即向灣流廠家要求修改手冊：（1）工作程序中增加多次全行程操作水平安定面，操作測試的步驟；（2）在工作程序中標明手柄復位后具體位置。之后灣流在接到手冊改版要求后，核實信息并表示會盡快修訂手冊。

4 總結

灣流G550飛機水平安定面操作為電控電操作，不像空客等大型飛機為電控液壓操作，所以水平安定面卡阻故障一般可以分為：襟翼控制手柄故障（命令錯誤）；FCU故障（控制故障）；HSA故障（作動故障）和電纜故障（傳輸故障）。但是，由于小型飛機的手冊沒有波音、空客等大型機那么完善，因此，就算完全按照手冊維修的情況下也會埋下安全隱患。對工作原理的良好理解和對手冊中一些重要步驟的注意，將是故障排除的良好工具，當然把手冊中的錯誤和改進方法告知制造廠家，將是幫助后人的有效辦法。

【參考文獻】

[1]蔡滿意.飛行控制系統[M].國防工業出版社出版，2007.

[2]李幼蘭.空氣動力學和維護技術基礎[M].兵器工業出版社，2006.

[3]灣流G550飛機維護手冊[S].24版（2015）.

[責任編輯：王楠]