某型飛機駕駛桿“抖動”故障機理分析

姚久新 王炳輝 張凱

摘要：駕駛桿“抖動”故障隱蔽性強、危害性大，故障原因很難準確判定。本文結合飛機操縱系統工作原理，從助力器設計制造角度，進行滑閥回中及活塞阻尼受力分析，分析可能造成駕駛桿抖動的故障機理，為準確判斷故障原因及正確處置提供參考。

關鍵詞：抖動；滑閥；阻尼；受力分析

Keywords：jitter；slide valve；damp；force analysis

飛行員反映某飛機空中多次出現駕駛桿縱向操縱“抖動”故障。具體現象是：縱向操縱駕駛桿時，偶爾有桿力變化不均勻感覺；當操縱駕駛桿到某一位置時，可感覺到駕駛桿有明顯縱向抖動。地面檢查飛機縱向操縱系統，無明顯可感間隙，快速推拉駕駛桿時能感覺到有桿力變化不均勻現象。

1 助力器工作原理分析

該型飛機縱向系統裝配的是雙腔隨動式無回力液壓助力器。飛機駕駛桿通過操縱拉桿與搖臂D相連，通過操縱搖臂D移動助力器內分配機構中的滑閥，進而控制飛機水平尾翼的偏轉角度（見圖1）。

當向任意一側移動搖臂D時，因活塞桿（9）未動作，搖臂D形成繞A點轉動的A模式，帶動主滑閥（3a、3b）相對副滑閥（4a、4b）產生位移，溝通油路使液壓油進入外筒（8）內，活塞桿在液壓作用力下與搖臂D上的B點同向移動，進而通過搖臂C帶動飛機水平尾翼發生偏轉。

當操縱分配機構使油路溝通時，活塞桿（9）移動，帶動水平尾翼持續偏轉。當操縱駕駛桿使搖臂B點停止運動時，由于分配機構內油路尚未關閉，活塞桿（9）還會繼續移動，使搖臂D的轉動軸由A點移到B點，搖臂D形成繞B點反方向轉動的B模式，進而帶動主滑閥（3a、3b），使分配機構內油路關閉、活塞桿（9）停止動作，水平尾翼保持在某偏轉角度狀態。

為保證助力器工作的可靠性，在分配機構上設置了主、副滑閥。主滑閥直接與傳動桿連接，根據飛行員動作調配油路溝通的大小及方向。副滑閥作為備份余度，當主滑閥被異常卡滯或摩擦力超過副滑閥起始動作力時，接替工作以保證平尾操縱系統的應急工作。

2 助力器滑閥回中受力分析

當分配機構滑閥出現異常卡滯故障時，駕駛桿力會變化不均，可能導致駕駛桿出現“桿重、自走、抖動”等異常現象。下面結合助力器內部構造（見圖2），具體分析滑閥回中立位時駕駛桿力的變化情況。

搖臂組件向左移動時，帶動滑閥向右移動，活塞桿在液動力作用下伸出。當滑閥開至最大開度時，活塞桿速度也達到最大值。在這個過程中，活塞桿需克服系統摩擦力和回油壓力，如果忽略閥口和管路的壓力損失，則有：

3 緩沖活塞阻尼受力分析

助力器結構設計中，在操縱搖臂與滑閥的連接處配置了起阻尼作用的緩沖活塞（2a、2b），一方面可避免滑閥被干擾振動而引發助力器誤操作，另一方面也保證了搖臂控制滑閥移動過程中的穩定。

緩沖活塞與支臂之間有環形阻尼縫隙（c=0.2mm），長度為7mm。緩沖活塞左右兩腔通過環形阻尼縫隙相連，左腔為封閉腔，右腔與回油路相通，兩腔均充滿油液。當滑閥在緩沖活塞帶動下向右移動時，左腔容積變大，右腔容積變小，右腔中的油液經環形縫隙（c）流入左腔，實現阻尼作用，提高助力器操縱的穩定性。

以緩沖活塞為受力對象，進行受力分析，如圖4所示。

當閥口由右向左移動時，閥口開度減小，在系統流量不變的情況下，油液流速變快，瞬態液動力Fi與滑閥移動趨勢相反，有：

由式（9）可知，流量q與緩沖活塞環縫幾何參數和兩端壓差成正比，與滑閥移動速度、閥口通流面積成反比。在助力器長期工作過程中，由于部附件內部磨損造成環縫幾何參數變化不均、異物卡滯造成滑閥移動速度不均、副滑閥參與工作造成閥口通流面積驟變等因素，均有可能造成流量q不平穩，從而引起穩桿力變化不均，手扶駕駛桿時會有抖動感。

4 外場維護的針對性措施

4.1 助力器外場維護措施

1）嚴格落實液壓系統防污染和周期性顆粒度檢測措施，當系統污染度超過規定值時，應立即沖洗助力器或返廠分解檢查。

2）當飛機發生液壓泵推力球軸承磨損、活塞及滑靴剝離脫落等故障造成液壓系統污染時，應徹底清洗飛機各系統管路、部附件、油濾及助力器進口油濾等。

3）在使用過程中，應經常觀察助力器的工作情況，要特別注意液壓系統的清潔度以及助力器的密封性。

4）發現助力器密封失效或工作不正常時，需將助力器拆下送制造廠或大修廠進行檢查和修理，嚴禁在外場分解檢查助力器。

5）每隔6±1個月，應檢查助力器的運動鏈確定無滯澀，并對運動鏈中的各軸承進行注油潤滑。

6）通過助力器安裝窗口查看助力器的密封情況。在使用過程中，活動密封處允許有肉眼可見的油膜積聚，但不允許滴落；靜密封處不允許有肉眼可見的油膜。

7）日常維護中，結合發動機試車、飛機加壓或進行液壓系統周期性工作時，檢查助力器，其工作應平穩，無沖動、滯澀現象。

4.2 新助力器裝機的措施

1）在操縱系統安裝調試過程中，嚴禁敲擊和碰撞液壓助力器，尤其是活塞桿部位。

2）助力器操縱系統拉桿、搖臂等活動關節安裝緊度應適宜，全行程范圍內與周邊附件、隔框不得有干涉行為。

3）將助力器裝機完成后，地面加壓檢查助力器工作應平穩，無沖動、滯澀現象，外部密封性應良好；駕駛桿處于前、后極限位置時，助力器活塞桿兩端應有不小于1mm的剩余行程。

4）當發現助力器工作不勻緩時，應檢查和排除液壓系統內空氣和氣塞，并再次檢查助力器操縱傳動系統是否仍有緊澀、卡滯、間隙和桿力過大現象。若仍有疑點，應將機件返廠檢查。

4.3 清洗助力器進口油濾時的措施

1）清洗人員應佩戴醫用橡膠手套，同時使用放大鏡觀察油濾是否破損，并采取措施防止雜質從外部帶入助力器內部。

2）使用清潔的非乙基汽油清洗，徹底清除固體微粒和其他臟物。

3）當發現有體積較大的臟物如金屬粒、橡膠粒等，或因極度臟污致使油濾破裂時，必須將助力器返回制造廠或大修廠進行分解檢查修理，并徹底清洗飛機液壓系統。

4）若清洗維護時造成油濾破裂，必須更換油濾備件。

5 空中“抖桿”故障處置建議

當空中出現“抖桿”故障時，建議飛行員采取以下措施：

1）緊急穩桿。當飛行員感覺到駕駛桿有桿力不均或“抖桿”現象時，應立即穩住駕駛桿，防止駕駛桿抖動力形成對飛機的正向增益操縱，引起飛機姿態異常變化。

2）立即報告塔臺，保持飛機平飛，駕駛桿回到中立位置后，小幅度操縱駕駛桿，感覺飛機姿態隨駕駛桿位移的變化情況，初步判斷飛機故障情況和影響后果。

3）在飛行指揮員的協助下，迅速返航著陸或備降。

參考文獻

[1]郭漢堂，等. 飛機構造學[Z].空軍第一航空學院，1995.

[2]程明學，侯祖偉，杜來林，宋曉軍，等. 飛機液壓系統故障診斷[Z].空軍第一航空學院，1999.

[3]王建航，孫浩，等. 飛行原理[Z].空軍第二飛行學院，2007.

作者簡介

姚久新，工程師，主要從事飛機試飛工作。

王炳輝，高級工程師，主要從事飛機航線維修工作。

張凱，工程師，主要從事飛機航線維修工作。