故障樹法排除某型直升機空中異常抖動故障

楊立海 張家鵬 楊新良 劉鐵志 齊達

摘要：對一架某型直升機空中異常抖動故障進行分析，通過建立該直升機空中異常抖動故障樹方法得出故障原因，并排除了故障。

關鍵詞：故障樹法；自動駕駛儀系統；抖動

Keywords：fault tree method；autopilot system；tremble

直升機出現空中異常抖動情況會給飛行員的操縱帶來困難，同時也會造成機體機構損傷、機載部件性能下降等后果，嚴重影響飛行安全。直升機出現異常抖動故障后，一定要及時開展排故工作。

1 故障現象

一架某型直升機在自動駕駛儀接通情況下出現空中機體異常抖動情況，飛行員斷開自動駕駛儀系統后，抖動情況得到明顯改善。該機在上個飛行場次中剛剛更換了自駕計算機，并進行了一個場次的驗證飛行，當時沒有出現抖動情況。前期飛行中，該機曾出現類似抖動情況，當時檢查操縱系統各部件沒有異常，但仍然更換了自駕系統的相關機件，查看這些檢修機件的返廠維修履歷本，發現沒有故障情況。該機曾因此停飛過一段時間。

2 自動駕駛儀系統工作原理

安裝在該型直升機上的自動駕駛儀（見圖1）是一個四通道自動駕駛儀，包括一個能夠接收從各傳感器、飛行操縱臺和各操縱開關發來信號的電子裝置——計算機，并由該裝置將信號送至舵機。該自動駕駛儀具有三軸姿態穩定、人工操縱增穩和氣壓高度穩定等功能，其基本穩定功能是通過航姿系統、速率陀螺組和氣壓高度差傳感器給出的信號來保證的，從起飛到著陸的所有飛行狀態都可使用自動駕駛儀系統，可以明顯改善直升機的飛行品質，減輕飛行員的駕駛疲勞。

3 故障分析及排除

3.1 自駕系統故障分析

1）自駕計算機及其接線故障

該型計算機的功用：對各傳感器（航姿系統、速率陀螺組、側向加速度計、氣壓高度差傳感器和接觸桿）發來的信號以及飛行操縱臺和直升機各有關操縱桿、開關發出的控制信號進行綜合、轉換、計算、放大，然后輸送給舵機的伺服閥，由舵機及其他操縱機構操縱直升機完成各種飛行動作。自駕計算機故障可能造成輸出信號的錯誤，進而造成直升機的錯誤操縱。

2）速率陀螺組及其接線故障

該型速率陀螺組功用：測量直升機繞俯仰軸、傾斜軸和航向軸的轉動角速度，并向自動駕駛儀輸出相應的電壓信號，以改善直升機的飛行品質。速率陀螺組故障有可能給計算機輸送錯誤信號，進而造成直升機的錯誤操縱。

3）自駕接線盒及其接線故障

自駕接線盒是自動駕駛儀各部件間及與之配套的部件之間聯接的中心，也是駕駛儀電源和信號的匯集和分送中心。接線盒故障也會導致輸出錯誤信號，進而造成直升機的錯誤操縱。

3.2 操縱系統故障分析

1）舵機故障

該型直升機舵機的功用：接受自動駕駛儀伺服放大器的慢變直流信號或操縱桿系的人工操縱信號，經變換、放大后輸送至液壓助力器。若舵機故障，將造成直升機抖動情況。

2）操縱線系異常

操縱線系主要是直升機操縱系統各部件機械連接的鋼索與連桿，如果出現摩擦力較大、間隙不符合規定等情況，將造成直升機的操縱異常，會出現機體抖動情況。

3）助力器故障

助力器是操縱系統的重要組成部分，在飛行員操縱駕駛桿時起到助力作用，其故障同樣導致直升機的異常抖動。

3.3 以故障樹法快速排除故障

根據以上分析，列出直升機異常抖動故障樹（見圖2），并對組成故障樹的底事件逐一進行分析。

1）操縱系統檢查

a. 檢查舵機的安裝情況，螺栓的緊固情況；檢查舵機內是否有氣體；接觸桿、開環裝置等的連接情況。上述檢查并未發現異常。

b. 檢查操縱線系各連桿、鋼索的間隙、摩擦力等，均在規定值內。

c. 檢查助力器，安裝固定良好，內部無卡滯、無漏油。

2）自駕系統檢查

a. 對自駕接線盒各個繼電器的觸點、導線連接情況進行檢查，無異常。

b. 將本機自駕計算機換裝到其他飛機上，經檢查其工作正常；計算機連接導線正常。

c. 在地面對直升機進行通電檢查，自駕操縱盒檢流計指針正常，無明顯故障現象。將速率陀螺組固定螺釘取下，對速率陀螺組進行晃動，模擬直升機的空中狀態，此時自駕操縱臺檢流計指針的擺動幅度較小，達不到對直升機的增穩效果，由此判斷可能是速率陀螺組故障引起的飛機抖動。對速率陀螺組進行更換，再次通電檢查，現象與之前一樣，因此判定速率陀螺組并無故障，故障原因可能是速率陀螺組輸入電源或輸出信號出現了異常。對速率陀螺組的輸入電源和輸出信號進行檢查，發現其供電電源異常。分段對導線進行測量，速率陀螺組斷路器處的輸入電源正常，輸出電壓異常。更換斷路器后進行通電檢查和試飛驗證，直升機抖動情況消失，故障排除。

綜上所述，該型直升機空中機體異常抖動的原因是速率陀螺組供電斷路器出現故障。經分析研究認為斷路器由于其內部存在雜質或其金屬片之間接觸異常造成了此故障，這種故障極易消失，這也就解釋了為何故障反復出現的現象，在沒有找到真正的故障點時故障會消失。

4 結束語

本文對一架某型直升機空中異常抖動故障進行了分析與研究，建立了故障樹，成功將故障排除。在建立故障樹時，區分機械與航電部件兩個故障樹分支，在排故過程中對兩個分支同時進行檢查，極大地提高了排故的效率，可作為今后排除類似故障的一個參照。