飛控機械備份系統傳動組件不協調問題分析

丁林靜

(西飛公司，陜西西安，710000)

0 引言

某型機是我國在研的大型飛機，飛控系統是國內大型飛機上采用的新技術，是關系到飛機任務執行與安全的關鍵系統。在飛控系統中，飛控機械備份系統是在飛控電傳系統失效的緊急情況下使用的應急系統，對飛機及機上人員的安全更是至關重要。在研制階段，由于各種因素的影響，導致在鋼索傳動裝置安裝時無法達到設計要求，出現了鋼索導向板、防護圈以及鋼索不協調問題，嚴重影響了飛機的生產質量和進度，給飛機研制、生產帶來了一系列的問題。因此，分析導致機械備份系統鋼索導向板、防護圈以及鋼索不協調問題的原因，找出解決該問題的措施，對于飛機的研制生產具有重要作用。

1 飛控機械備份系統簡介

飛控系統是目前國內外先進飛機上采用的機電一體化技術。飛控機械備份系統作為飛控系統中的一個子系統，其功用是確保電傳飛控失效時飛機能夠安全著陸，按照飛機操縱性能完整性和可靠性要求，升降舵、副翼、下方向舵和水平安定面均配有機械備份操縱系統，主要包括駕駛艙操縱系統、鋼索傳動裝置、作動器系統。鋼索傳動裝置作為機械備份系統的重要組成部分，布置于駕駛艙、機身、機翼及尾翼等部位。鋼索傳動裝置主要包括滑輪、扇形輪、支架、鋼索組件、拉桿、搖臂、張力調節器、傳動比調節裝置、反向搖臂等，在機身段還包括導向板和防護圈裝置，用于飛機在起飛、著陸、飛行或飛機顫震時鋼索運動方向和位置的導向、防護，從而防止鋼索與機構或其它零部件、附件發生干涉，避免飛機操縱風險。

2 故障現象

該型機研制以來，多架飛機飛控系統鋼索傳動裝置在機身段安裝出現了鋼索導向板、防護圈以及鋼索不協調問題，具體體現為：鋼索與防護圈、導向板間隙超差；防護圈、導向板螺栓安裝孔邊距超差；導向板、防護圈安裝初孔與機身側壁框結構初孔偏離等問題。導致出現了拒收單和大量的特制導向板和防護圈成品，嚴重影響了飛機的產品質量和生產進度。因此，找出導致機械備份系統鋼索導向板、防護圈以及鋼索不協調問題的原因，形成行之有效的措施是解決該問題的技術關鍵。

3 故障原因分析

3.1 設計原因分析

在設計技術條件中，對導向板組件的安裝過程有明確要求如下：

1）導向件轉接板或導向件支座的安裝要求

將鋼索按照鋼索最大張力要求值調整好后，再安裝導向件轉接板（除機翼等部位的預埋接頭外），轉接板上有初孔，當導向板的每根鋼索均勻穿過時（目視檢查導向件的鋼索與導向件的兩端有間隙即可），把轉接板用固定夾具固定于結構上，從轉接板上引孔至結構件，按照圖樣制孔要求制孔并用連接件進行最終連接。

2）間隙控制

鋼索傳動裝置與活動構件之間的間隙（除圖紙和技術條件特殊規定的間隙外）：駕駛艙內，不小于6mm；機身內（包括垂直尾翼內）不小于6mm；機翼內不小于10mm。與不活動元件之間的間隙：機身內（包括垂直尾翼內）不小于6mm；機翼內不小于8mm。

結合上述設計要求，通過在實際安裝過程中進行測量，發現鋼索導向板和防護圈定位時與設計數模的理論位置偏離較為嚴重，使得大部分成品組件機上裝配時無法滿足要求（如表1、表2）。經過實際測量和分析，確認原因有以下幾方面。

（1）機身撓度變形

機身的撓度變形量無實際數據積累，無法在裝配過程中進行控制，經過計算后，給出了飛機在三點頂起支撐狀態、起落架支撐狀態下(未含吊掛、發動機)20-48框13長桁附近同一理論水平面上點的z軸方向變化量。經計算，20-48框13長桁附近的垂向位移理論數據（如表3）。

表1 機身段左側、導向板防護圈確認情況

表2 機身段右側導向板、防護圈確認情況

表3 20-48框13長桁附近垂向位移計算結果表(mm)

續表3

（2）鋼索下垂量影響

機身段鋼索長度有16米左右，由于鋼索重量較重，在調整好張力后，仍然存在一定的下垂量，同時，機身下架后也會有一定的撓度變形，影響鋼索導向板和防護圈的定位位置，從而導致安裝不協調問題。為了測量鋼索的下垂量，攻關組利用質量較輕的亞麻繩通過機身前段和后機身段滑輪組件之間拉直，測量亞麻繩與鋼索之間的數據（抽查部分框），數據如表4。

通過以上分析可以看出，設計人員在產品設計時不但未考慮到鋼索、機身等產品的變形量影響，而且在導向板安裝上，要求導向板的位置按照鋼索自由狀態下的實際路線進行確定，完全未考慮導向板實際作用。

3.2 工藝過程分析

3.2.1 分工分析

最初在工藝審查階段，前機身、中機身、后機身鋼索導向板和防護圈均由部件廠商工裝上定位、安裝，而翼身對接區域結構對接裝配由總裝完成，因而中機身32-41框鋼索導向板、防護圈以及鋼索安裝也由總裝完成。但鑒于設計“導向板的每根鋼索均勻穿過時（目視檢查導向件的鋼索與導向件的兩端有間隙即可）”的安裝技術要求，在實際裝機過程中考慮到機身結構裝配誤差積累的影響，將后續飛機機身段鋼索防護圈、導向板的安裝路線轉到總裝廠現場協調安裝，該工作安排顯然不利于產品安裝質量的控制和提高。

3.2.2 裝配流程分析

基于設計數模、技術要求和上述工藝路線分工，對機身段左右側副翼、方向舵、升降舵和水平安定面機械備份鋼索傳動組件的安裝采用了下述流程：

導向板、防護圈定位——鋼索敷設——鋼索初調整——導向圈安裝——導向板、防護圈安裝——鋼索調整。

按照此裝配流程，在工序安排時，采取分段安裝、分系統調整、整體協調的方法，其工序安排上比較分散，操作項目交錯反復，無連貫性，操作性差，不利于產品質量的控制。當然，該裝配流程的決定因素還是設計技術要求。

4 解決措施

通過上述故障原因分析，可以歸納出影響飛控機械備份系統鋼索傳動裝置安裝不協調問題的因素有兩大方面，即設計問題和工藝流程。因此，必須從以下兩方面改進。

4.1 設計改進

導向板組件的作用應該對鋼索的傳輸路徑起到導向作用，而不是安裝鋼索的實際路徑進行定位安裝，因此，改變設計“每根鋼索均勻穿過導向板時（目視檢查導向件的鋼索與導向件的兩端有間隙即可）”的要求是解決這一問題的根本。

同時，考慮機身撓度變形量、鋼索下垂量的影響，必須優化設計數模，使鋼索導向板組件和防護圈組件的結構設計符合飛機實際情況，避免這些組件在飛機安裝過程中不協調。

4.2 工藝改進

當設計思路改變，技術要求完善以后，工藝方法上完全可以采用工裝定位代替人工現場協調安裝，提高定位準確性，也可以減輕工人勞動強度。同時，可以優化機械備份鋼索傳動組件的安裝內容，減少大量的鋼索初調整等工作內容，減少交叉工序。在裝配流程和質量控制方面，結合AOS管理方法，建立機械備份鋼索傳動裝置安裝標準作業流程，并制定技能點考核驗證表，對操作人員進行操作培訓。

5 結語

隨著世界各國對航空武器裝備和民用運輸航空產品智能化、信息化要求的不斷提高，采用新知識、新理論、新技術成為一個企業、一個行業能否在競爭中立于不敗之地的重要舉措。因此，飛控電傳操縱技術的不斷創新和發展，設計和制造過程中裝配理念及方法的不斷優化和改進，是國內在研大型飛機和未來飛機操縱技術發展的可靠保障，也是提高飛機飛行靈活性、安全性和操縱品質的重要措施。