某型飛機駕駛桿操縱空行程故障分析與排除

王蹦蹦 尹偉

摘要：針對某型飛機駕駛桿操縱空行程故障，從系統組成及工作原理分析產生空行程故障的原因，通過對系統操縱性能、鉸鏈安裝及主要機件分析排查確定故障點，為該類故障的分析和排除提供參考。

關鍵詞：駕駛桿；操縱；空行程

Keywords：control stick；control；empty stroke

1 故障現象

飛行員通過向前推或向后拉駕駛桿操縱水平尾翼舵面的上下偏轉，實現對飛機縱向俯仰方向的操縱。飛行員反映某型飛機向后拉駕駛桿感覺操縱無力，再次向后拉桿才有操縱力，飛機抬頭姿態響應遲緩，懷疑平尾操縱系統存在空行程故障。飛機著陸返場后，地勤人員依據經驗更換了可能引起此故障的機件：載荷機構和液壓助力器，重新調整和檢查系統工作性能合格后，再次飛行時故障復現。飛機操縱系統存在空行程故障將導致飛機操縱性能下降，給飛行員造成較大的心理壓力。

2 系統組成及工作原理

該型飛機采用全動式水平尾翼（簡稱平尾），平尾操縱系統組成如圖1所示，主要機件包括駕駛桿、傳動拉桿、搖臂、載荷機構、調整片效應機構和液壓助力器等，并設置了能隨飛行表速和飛行高度自動改變系統傳動系數和操縱力的力臂調節器。

操縱平尾時，飛行員推拉駕駛桿，經拉桿和搖臂組成的傳動桿系使力臂調節器轉動，再經拉桿和搖臂傳動給液壓助力器上的輸入搖臂機構，帶動配油柱塞移動打開液壓油路，活塞桿在液壓作用下帶動輸出搖臂，通過傳動桿和搖臂驅使水平尾翼偏轉。

為了保證飛機有良好的俯仰操縱性，當飛行高度升高或飛行表速較小時，需要增大系統的傳動系數和減小操縱桿力梯度；當飛行高度降低或飛行表速增大時，則要求減小傳動系數和增大操縱桿力梯度。力臂自動調節裝置能隨飛機飛行高度、速度的變化，按一定的規定率自動改變力臂調節器力臂的大小，以改變系統的傳動系數和桿力梯度，保證飛機在任何高度和表速下飛行都有較好的俯仰操縱性。

3 原因分析

為全面準確地了解故障現象和飛行員操作情況，先后咨詢了該機的兩名飛行人員。一名飛行員反映，第一次故障發生在飛機著陸時，飛行員操縱駕駛桿由向前推桿改為向后拉桿的過程中明顯感覺有空行程，引起操縱無力，增大拉桿行程后才有操縱力。另一飛行員反映，第二次故障發生在更換機件后的再次飛行期間，當飛機飛行高度分別在3000～4000m、1000～2000m和著陸中，飛行速度約360km/h時，拉駕駛桿感覺操縱桿力輕，有空行程，飛行速度達到950km/h時操縱桿力正常。

根據以上描述，結合平尾操縱系統的組成及工作原理，初步判斷應是系統存在活動間隙或機件故障導致駕駛桿操縱空行程故障，使得駕駛桿操縱動作轉換變得遲緩無操縱力。從可能引起操縱空行程故障的以下幾方面因素進行分析排查：

1）機械傳動桿系存在零件松動或磨損產生的活動間隙；

2）平尾安裝存在活動間隙；

3）載荷機構初始桿力小；

4）力臂調節器故障；

5）調整片效應機構故障；

6）平尾助力器故障。

4 故障的排查與定位

4.1 系統操縱性能檢查

給飛機通電供壓，檢查平尾操縱性能和技術參數，查看故障是否復現。檢查在操縱平尾工作過程中特別是推拉駕駛桿動作轉換時系統是否存在明顯的活動間隙或松動，是否出現操縱遲緩無力，是否有撞擊聲、舵面振動或抖動等現象。經檢查，調整片效應機構工作正常，力臂調節器大小力臂轉換工作正常，性能參數符合要求。平尾操作過程中未發現系統有明顯抖動、工作不平穩等異常情況。

飛行員反映當飛行速度低于360km/ h時和著陸階段駕駛桿動作轉換時操縱桿力輕和空行程感覺較為明顯，當飛行速度增大到超音速時操縱正常。根據力臂調節裝置工作原理，在自動狀態下，力臂調節器自動調節性能異常也可能影響到操縱性能。由特設人員使用兩個全、靜壓試驗設備，按空速表對應的飛行速度和飛行高度進行力臂調節器大小力臂自動轉換性能檢查試驗，力臂調節器自動調節系統工作性能良好；查看力臂自動調節系統大小力臂轉換相關飛參數據信息，未發現異常。

4.2 查看飛參記錄信息

通過飛參記錄信息判讀駕駛桿操縱動作與平尾舵面偏轉軌跡的同步性以及駕駛桿動作時對應平尾舵面偏轉響應的及時性。如果系統存在空行程，飛參記錄信息中會反映駕駛桿操縱與平尾偏轉不同步或遲緩、波動數據信息。重點查看了飛行速度360km/h附近和著陸階段的飛參記錄數據信息，并與其他正常飛機的飛參數據信息進行對比，未發現明顯的不同步和舵面響應遲緩、異常波動等情況。

4.3 系統安裝及機件檢查

通過上述平尾操縱性能檢查，系統操縱正常且故障未復現，飛參信息判讀未發現異常情況。要找到故障點還需進一步檢查系統各鉸鏈點安裝情況，查看是否存在不明顯的松動或磨損以及主要機件是否存在異常。

1）在系統連接完好的狀態下，檢查系統各鉸鏈點安裝情況。用手感檢查各拉桿、搖臂、載荷機構、平尾助力器等機件的鉸鏈和安裝點，未發現明顯零件松動和活動間隙，扳動平尾翼尖檢查平尾安裝，無活動間隙。從28框處斷開操縱拉桿，分別檢查駕駛桿到28框的剛性操縱桿系以及28框后主要機件操縱件的安裝情況，未發現明顯活動間隙。

2）從機上拆下載荷機構和調整片效應機構分別檢查。由于曾發生過因載荷機構初始力小引起的駕駛桿操縱桿力輕故障，將載荷機構拆下檢查載荷力和初始力，力值性能符合要求。檢查調整片效應機構，用手晃動其活動桿，感覺有明顯軸向活動間隙，與其他飛機調整片效應機構進行對比，軸向活動間隙偏大。將調整片效應機構在試驗臺校驗，發現調整片效應機構軸向活動間隙接近上限值。

3）平尾液壓助力器檢查。給系統通電供壓，推拉駕駛桿操縱平尾過程中檢查平尾助力器輸入搖臂配油工作正常，且前期已進行更換，因此排除液壓助力器故障可能。

4）力臂調節器性能檢查。拆開力臂調節器與操縱拉桿的連接，檢查安裝情況。用力推拉力臂調節器上耳環接頭，發現耳環接頭與力臂調節器上的固定點有輕微的徑向活動間隙。由于力臂調節器與耳環接頭的安裝是不允許有徑向活動間隙的，因此懷疑該活動間隙可能是造成駕駛桿操縱空行程故障的原因。檢查對比其他飛機力臂調節器耳環接頭，無徑向活動間隙。為驗證判斷，將力臂調節器及拆開機件恢復安裝，給飛機通電供壓，在機上進行操縱驗證。用手來回扳動力臂調節器殼體操縱平尾，能夠感到在力臂調節器殼體上有明顯活動間隙。推拉駕駛桿操縱平尾，駕駛桿上感受的操縱活動間隙不明顯。隨后更換了一件耳環接頭無活動間隙的力臂調節器，按以上方法進行操作檢查，力臂調節器操縱過程中已無活動間隙。

5 故障排除

基于以上故障排查和分析判斷可以確定，力臂調節器上耳環接頭存在徑向活動間隙，以及調校機構活動桿軸向活動間隙偏大，是造成駕駛桿操縱空行程故障的主要原因。更換力臂調節器并調校電動機構后重新調試系統，性能合格，經飛行員飛行驗證，駕駛桿操縱空行程故障消失。

6 結論

飛機出現操縱空行程故障通常與系統零件或機件磨損以及松動產生活動間隙有關，且在飛行全過程都會出現操縱異常，通過地面操縱檢查故障能夠復現。該飛機在地面系統操縱檢查中故障未復現，分析應是臂調節器上耳環接頭徑向活動間隙較小，故障較為隱蔽所致。在飛機低速飛行和著陸階段，平尾舵面承受氣動載荷大，對應駕駛桿操縱動作轉換所需要的操縱力較大；而在高速飛行階段和地面操縱檢查時，平尾舵面氣動載荷較小，動作轉換所需的操縱力較小，故操縱空行程故障難以被發現。飛參記錄系統未反饋出異常操縱信息的原因是飛參傳感器的精度和靈敏度不夠，不足以記錄較小操縱空行程故障信息。

該架飛機駕駛桿操縱空行程故障的分析和排除，對今后分析處理飛機操縱系統空行程故障，特別是地面檢查難以復現的空行程故障具有借鑒作用。

作者簡介

王蹦蹦，高級工程師，主要從事飛機操縱修理技術研究工作。

尹偉，高級工程師，主要從事飛機電氣修理技術研究工作。