波音737系列飛機主操縱舵面維修配平探究

摘要：論述了波音737系列飛機主操縱舵面的配平原因和方法，探討了舵面配平后飛行測試的相關要求。

關鍵詞：波音737系列飛機；主操縱舵面；配平；試飛

Keywords：B737 series aircrafts；primary control surface；balance；flight test

0 引言

波音737系列飛機采用鋼索控制、液壓助力的方式實現副翼、升降舵、方向舵等主要舵面的操縱，這些舵面的配平狀態對飛機的飛行特性和操縱性能起著至關重要的作用。在飛機運營期間，應始終保持所有舵面處于正確配平狀態，特別是在對這些操縱舵面進行修理、噴漆等維修工作后，必須嚴格按照手冊要求進行配平，否則會給飛行帶來嚴重的安全隱患。

1 配平的重要性

飛機在空中高速飛行時，操縱面偏轉時會產生巨大的鉸鏈力矩，鉸鏈力矩的大小影響到駕駛員的桿力特性和助力器的功率。因此，在飛機設計階段，OEM已經采取了必要的措施對鉸鏈力矩進行補償，以獲得合適的操縱力矩，使飛機具備良好的操縱特性。波音737系列飛機主要采用了移軸補償、內封補償、角式補償和配平調整片等方式進行鉸鏈力矩的補償（見圖1）。這些補償方式配合使用，結合主翼面、操縱面的幾何形狀，機構的傳動比，以及舵面間隙和壓縮性等各方面參數，可使各操縱舵面具備良好的質量特性和操縱特性，保證飛機在空中各種復雜氣動狀態和機動飛行中不會發生顫振。

因此，操縱舵面在修理或噴漆等工作完成后必須正確配平，使其質量特性和操縱性能恢復到設計要求范圍內。

2 配平方法

在波音737NG飛機SRM中將操縱舵面分成兩類，一類是可以通過調整配重塊滿足靜平衡限制的舵面（Category I），一類是只有重量限制且不可調整的舵面（Category II）。SRM手冊中同時給出了兩種配平方法：夾具（balance jig，也譯作平衡架）配平和計算配平。操縱舵面的分類及配平方法如表1所示。

夾具配平是將舵面拆下后，置于一套專用設備上，通過對應讀數測出舵面的靜平衡力矩，該方法精度高，但需要拆裝舵面和準備各項配平所需的工具設備，要有足夠的時間和場地完成相關工作，耗費人力和航材。

計算配平方法一般用在舵面修理、重新噴漆后，根據修理材料、漆層的重量和修理的重心位置等數據計算出舵面的靜平衡力矩變化量，與修理或噴漆前的靜平衡力矩相加，得出最終靜平衡力矩，這種方法無需拆裝舵面，節省了人力，但存在一定的誤差，且手冊要求的限制范圍更小，例如，737NG副翼如果使用夾具配平，允許力矩范圍是-30.70～-2.50lbf？in （-3.47～-0.28N？m），而如果使用計算方法，則允許力矩范圍是-30.70～-6.00lbf？in（-3.47～-0.68N？m）。此外，為了防止計算誤差的累積，737CL手冊要求只能連續使用兩次計算配平的方法，在第三次修理或噴漆時必須在夾具上配平，雖然737NG手冊并沒有該要求，但仍建議計算配平的方法不要連續使用超過兩次。

上述兩種配平方法各有優劣，手冊中給出了具體的施工步驟和算例，此處不再贅述。在實際維修過程中，可根據工期、現場條件等因素選用合適的配平方法。

副翼平衡板和升降舵平衡板屬于第II類舵面，手冊給出了重量限制范圍，使用滿足精度要求的秤稱得其重量即可；如果重量超限，不能通過增減配重塊調整，只能更換。不過，平衡板處于結構內部，發生結構損傷的可能性極小。對于副翼調整片和升降舵調整片，手冊給出了重量限制，不同的重量對應著不同數量的配重塊，在稱出其重量后，應查看已安裝在位的配重塊數量并根據手冊要求調整至規定數量。對于線號在1～1174之間且未執行過SB 737-55A1080和SB 737-55A1082的737NG飛機和所有737CL飛機，僅需稱重即可；對于其他737NG飛機，除稱重外還需要進行夾具配平，確保其重量和靜平衡力矩均滿足手冊要求。

各操縱舵面一般位于翼面后緣，運行過程中容易遭遇雷擊、鳥擊等意外損傷。航線上發現舵面有雷擊等意外損傷并完成修理后，建議使用計算配平方法，可避免因很小的修理工作導致的舵面拆裝，大大減少飛機的停場時間。在飛機定檢等條件允許情況下，建議使用夾具配平，將實際重量或力矩配平至允許范圍的中間值附近，為后續發生修理或噴漆時預留足夠的裕度。無論采用何種方法進行配平工作，都應該在維修記錄中和舵面的銘牌上記錄配平結果、配平方法和配平時間等信息。

值得注意的是，操縱舵面上預留的配重塊安裝位置是有限的，隨著修理和噴漆次數的增加，配重塊數量可能達到上限而仍無法滿足重量或力矩要求，這種時候可以對該舵面進行徹底褪漆后再次配平。如果仍無法滿足要求，則需要聯系波音或更換該舵面。

3 試飛要求

鑒于主操縱舵面的重要性，在對其進行修理、噴漆等各項維修工作后，可能需要進行飛行試驗，以確定其質量特性和操縱性能。根據AMM要求，控制桿長度、舵面配重塊以及調整片配重塊數量有任何變動，都必須進行試飛。由于各營運人對試飛的要求不盡相同，且試飛涉及運控、機場等各相關職能部門，因此，在進行主要操縱舵面的維修工作前，應結合維修手冊和公司程序等各方面要求進行綜合評估，確定試飛科目，并提前向有關部門提交申請。

4 結束語

操縱舵面的配平對其質量特性和飛行安全有重要影響，在配平過程中，MRO應嚴格遵守手冊中的相應要求，使用正確的配平方法、工具和步驟執行相關工作，并做好維修記錄。同時，建議運營人對各個舵面的配平數據進行分類管理，對舵面配平數據進行跟蹤控制，以便為后續的配平工作提供參考。

參考文獻

[1] Boeing. Boeing 737CL Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-9.

[2] Boeing. Boeing 737NG Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-8.

[3] Boeing. Boeing 737CL Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.

[4] Boeing. Boeing 737NG Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.

[5] 飛機設計手冊 第6冊[M].北京：航空工業出版社，2002.

作者簡介

宓寶啟，工程師，主要從事波音737系列、空客A320系列、巴航ERJ190等國內主流窄體客機定檢支援和改裝設計等相關工作。