737NG飛機(jī)自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒作動(dòng)原理及典型故障分析

由馥銘

（山東航空股份有限公司 青島分公司，青島 266108）

自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒作用是將來自于FCC（飛行控制計(jì)算機(jī)）的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為液壓控制的機(jī)械輸出。作動(dòng)筒的輸出變成副翼和升降舵PCU（動(dòng)力控制組件）的輸入，然后驅(qū)動(dòng)副翼和升降舵的運(yùn)動(dòng)。飛機(jī)上總共有四個(gè)自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒，它們是完全相同的。兩個(gè)用于控制副翼，兩個(gè)用于控制升降舵。自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒原理如圖1所示。

圖1 自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒原理

每個(gè)作動(dòng)筒上有四個(gè)航線可更換件（LRU），它們分別是：Actuator solenoid valve作動(dòng)筒電磁活門；Detent solenoid valve止動(dòng)電磁活門；Electrohydraulic servo valve電子液壓私服活門；Hydraulic pressure switch液壓壓力電門。

1 自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒工作原理

在銜接自動(dòng)駕駛之前，作動(dòng)筒電磁活門并沒有被激勵(lì)，活門處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓油無(wú)法到達(dá)作動(dòng)筒內(nèi)部。沒有液壓壓力，止動(dòng)活塞在彈簧作用下與內(nèi)部輸出曲柄處于分離狀態(tài)，這樣輸出曲柄就不受自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒的影響，可以隨著舵面任意移動(dòng)。

銜接自動(dòng)駕駛是通過按壓方式控制面板（MCP）上的銜接電門完成的。當(dāng)按壓銜接電門后，一個(gè)電信號(hào)從MCP送到作動(dòng)筒電磁活門，活門被激勵(lì)，活門內(nèi)彈簧被壓縮，活門打開，液壓油此時(shí)可以通過作動(dòng)筒電磁活門流入作動(dòng)筒內(nèi)部。液壓油作用到作動(dòng)筒電子液壓伺服活門和止動(dòng)電磁活門，此時(shí)止動(dòng)電磁活門并沒有被激勵(lì)，彈簧加載在關(guān)閉位置。液壓油從作動(dòng)筒電磁活門流到止動(dòng)電磁活門要經(jīng)過一個(gè)限流器，這個(gè)限流器主要有兩個(gè)作用，一是限制流到壓力調(diào)節(jié)器的最大液壓流量，防止超壓；二是延時(shí)作用，在這個(gè)延時(shí)的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒會(huì)完成同步。

控制舵面位置傳感器（副翼或者升降舵）發(fā)送舵面位置信號(hào)給FCC，然后FCC送控制信號(hào)給作動(dòng)筒電子液壓伺服活門，作動(dòng)筒電子液壓伺服活門收到信號(hào)后，會(huì)移動(dòng)主活塞到一個(gè)與內(nèi)部輸出曲柄相一致的位置，此即為同步過程。

在主活塞與內(nèi)部輸出曲柄同步后，F(xiàn)CC給出一個(gè)止動(dòng)電磁活門的銜接信號(hào)，止動(dòng)電磁活門被激勵(lì)打開，此時(shí)止動(dòng)活塞就有了液壓壓力，止動(dòng)活塞移動(dòng)到與內(nèi)部輸出曲柄相連位置，此時(shí)止動(dòng)活塞與內(nèi)部輸出曲柄聯(lián)動(dòng)。壓力調(diào)節(jié)和釋壓活門保持液壓壓力在一個(gè)安全限制范圍內(nèi)，在止動(dòng)活塞與內(nèi)部輸出曲柄相連接的同時(shí)，液壓壓力電門也收到一個(gè)液壓壓力信號(hào)，液壓壓力電門在液壓壓力作用下閉合，然后送給FCC一個(gè)閉合信號(hào)，F(xiàn)CC收到這個(gè)閉合信號(hào)后才會(huì)保持銜接狀態(tài)，否則自動(dòng)駕駛會(huì)脫開。此時(shí)自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒處于就緒狀態(tài)。自動(dòng)駕駛狀態(tài)下，F(xiàn)CC給出控制信號(hào)，送到電子液壓伺服活門，控制作動(dòng)筒主活塞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)止動(dòng)活塞、內(nèi)部輸出曲柄、外部輸出曲柄一起運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)舵面一起運(yùn)動(dòng)。作動(dòng)筒位置傳感器和舵面位置傳感器會(huì)將位置信號(hào)反饋給FCC，用于位置監(jiān)控。

2 典型案例分析

某日山航某架737NG飛機(jī)機(jī)組反應(yīng)空中A通道自動(dòng)駕駛無(wú)法接通，B通道正常。航后自檢數(shù)字飛行控制系統(tǒng)（DFCS），當(dāng)前狀態(tài)正常，故障歷史有代碼22-11127和代碼22-11123，分別指向升降舵自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒壓力電門和升降舵自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒止動(dòng)電磁活門。通過故障歷史執(zhí)行相關(guān)的LRU TEST，測(cè)試無(wú)法通過，故障現(xiàn)象穩(wěn)定。地面打壓銜接A通道自動(dòng)駕駛可以短暫銜接，過幾秒鐘后自動(dòng)脫開。排故參考故障隔離手冊(cè)（FIM）FIM22-13 task806：首先，左右互串FCC，故障依舊，且未轉(zhuǎn)移；其次，依據(jù)FIM測(cè)量了壓力電門，其供電電壓正常，依據(jù)FIM手冊(cè)更換了A通道升降舵自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒上的壓力電門，測(cè)試故障依舊。說明故障不是壓力電門導(dǎo)致的；最后，依據(jù)FIM手冊(cè)，測(cè)量電插頭D1861中21和22號(hào)釘之間的電阻，查看線路圖可知，測(cè)量的是止動(dòng)電磁活門線圈的電阻，阻值在100Ω左右，超出手冊(cè)要求的60～85Ω，依據(jù)FIM要求更換了A通道升降舵自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒后故障排除。

這是一起典型的自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒原因?qū)е伦詣?dòng)駕駛無(wú)法銜接的故障，根據(jù)故障歷史記錄液壓壓力電門和止動(dòng)電磁活門信息，人們基本可以判定FCC沒有收到壓力電門感受到壓力的信號(hào)。如果止動(dòng)電磁活門沒有打開，液壓油無(wú)法流到止動(dòng)活塞，液壓壓力電門跟止動(dòng)活塞聯(lián)通，同樣無(wú)法獲得液壓壓力，這兩個(gè)件故障都可能導(dǎo)致壓力電門無(wú)法感受到壓力信號(hào)閉合。最終測(cè)量發(fā)現(xiàn)，止動(dòng)電磁活門電磁線圈阻值超標(biāo)導(dǎo)致上述故障出現(xiàn)。那么為什么地面A通道自動(dòng)駕駛剛開始可以銜接，但是幾秒鐘后會(huì)斷開呢？MCP按壓自動(dòng)駕駛銜接電門后，作動(dòng)筒電磁活門打開，液壓油流到止動(dòng)電磁活門有一個(gè)延時(shí)、同步過程，延時(shí)結(jié)束后，止動(dòng)電磁活門無(wú)法打開，液壓壓力電門沒有感受到壓力信號(hào)，此時(shí)自動(dòng)駕駛就會(huì)脫開，前面延時(shí)、同步過程保持銜接狀態(tài)。而如果是作動(dòng)筒電磁活門故障，銜接自動(dòng)駕駛后應(yīng)該會(huì)立即脫開。另外，止動(dòng)電磁活門是一個(gè)航線可更換件，如果判斷止動(dòng)電磁活門故障，人們可以先更換止動(dòng)電磁活門，不要依據(jù)FIM首先更換自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒，這樣既能節(jié)省成本，也節(jié)省時(shí)間。如果依然不行，人們?cè)倏紤]隔離作動(dòng)筒。

3 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒的故障，通常會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)駕駛無(wú)法接通，它只會(huì)影響一個(gè)通道，人們排故時(shí)需要注意。自動(dòng)駕駛作動(dòng)筒故障大多數(shù)都是上面四個(gè)LRU的故障導(dǎo)致的，人們要根據(jù)故障代碼優(yōu)先隔離四個(gè)LRU，一可以節(jié)約成本，二可以節(jié)省時(shí)間。遇到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)故障時(shí)，通常的方法就是DFCS系統(tǒng)自檢，然后依據(jù)故障代碼排故。有些故障是當(dāng)前狀態(tài)無(wú)法發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)楫?dāng)前狀態(tài)的自測(cè)試并不涉及舵面運(yùn)動(dòng)，有些故障無(wú)法發(fā)現(xiàn)。這時(shí)，人們需要根據(jù)故障歷史的代碼做相應(yīng)的LRU TEST或者做完整的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的測(cè)試才能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)故障。