某型飛機空中座艙失密故障分析

王煥林 李振賀 李鵬

摘要：某型飛機飛行中報出“座艙高度超過8km”告警信息，故障信息顯示“座艙失密”。通過對座艙密封系統進行原理分析，結合地面檢查結果定位故障部件，并對故障件進行分解檢查和試驗，明確了故障的根本原因，制定了相應的維修措施。

關鍵詞：座艙；失密；告警；氣密開關；聯接鎖

Keywords：cockpit；breakdown；alarm；air switch；connecting lock

飛機座艙的密封性為非絕對氣密，飛行過程中通過增壓空氣持續供給，可以保證座艙壓力按照既定規律進行控制調節。在高空中一旦發生座艙失密，將會危機飛行員人身安全，屬于嚴重的事故癥候。

1 故障現象

某飛機高空飛行，飛機氣壓高度8km左右時報出“座艙高度超過8km”信號，故障信息顯示“座艙失密”，隨后飛機氣壓高度降下降至7.5km時，“座艙高度超過8km”信號消失，此告警信號持續時間約1min。著陸后飛行員反映，告警出現時未感覺明顯異常，氧氣指示器座艙余壓為0，后艙飛行員描述返航過程中該參數全程均為0。初步判斷整個飛行過程中座艙無余壓。

查看飛參數據，結果如下：飛機于14：04：11起飛，最大爬升率21m/ s；在14：11：32高度為8260m時（此時發動機N2轉速96%，油門桿位置113，馬赫數0.8）報出“座艙高度超過8km”信號，PFL顯示“座艙失密”；飛機繼續沖至最大高度8587m后迅速下降（最大下降率70m/s），在14：12：45降低氣壓高度為7544時（此時發動機N2轉速83%～84%，油門桿位置33～34，馬赫數0.8）“座艙高度超過8km”信號消失，此報警持續時間1min13s，并且前后艙備用氧相繼接通和斷開。之后飛機下降高度至3km，保持一段平飛后繼續下降高度直至返航著陸。全程的飛參數據表明，氧氣系統只在“座艙高度超過8km”報警過程轉換為備用氧工作，其余狀態均為機載制氧。

2 座艙蓋系統相關機構工作原理

座艙蓋氣密系統的功用是保證座艙蓋關閉鎖定后密封座艙，座艙蓋解鎖后解除座艙密封。當座艙蓋上鎖后，氣密開關接通。由座艙蓋冷氣系統氮氣瓶提供的氮氣，首先經過減壓器組件二次減壓，經過前座艙操縱臺上的應急解除氣密開關到達位于座艙蓋聯接鎖上的氣密開關，再經過位于座艙蓋和座艙蓋聯接鎖分離面間的氣密斷接器，到達座艙蓋上氣密軟管，使座艙密封。座艙蓋開鎖后，氣密開關關閉，將座艙蓋氣密軟管中的氮氣放掉，解除座艙密封。

座艙蓋聯接鎖通過后支臂與座艙下加強板的交點固定，前端的殼體與座艙蓋連接，由作動筒提供開啟和關閉的動力，通過兩側拉桿調整聯接鎖的軸線，保證其與機身相協調。座艙蓋開啟時，首先聯接鎖開鎖，聯接鎖整體向后移動，待腰型槽前端與安裝軸頂死、聯接鎖殼體無法繼續向后移動時，聯接鎖開鎖，使其向上轉動，帶動座艙蓋實現開蓋。座艙蓋關閉過程與開啟過程相反，聯接鎖上鎖時，弓嘴梁與扇形件產生瞬間的過盈配合，作動筒繼續收縮，弓嘴梁與扇形件繼續下沉，直至扇形件后端與搖臂端面貼合，此時聯接鎖達到最大撓度。

3 故障排查

根據故障現象，結合座艙蓋系統原理，梳理出可能導致座艙失密問題的因素，包括座艙結構、座艙壓力調節系統及座艙蓋氣密系統密封性等，并形成如圖1所示的故障樹。

3.1 飛行后檢查

檢查座艙蓋開閉鎖正常，冷氣系統壓力正常，氣密軟管外觀完好，氣壓操縱開關能自動回中立位置，應急解除氣密開關位置正確，飛行中艙蓋鎖鎖閉正常。因此排除底事件C2、C4、C6、C11。

3.2 機體結構間隙及外觀檢查

檢查艙蓋及座艙結構外觀正常，各機構間間隙正常，座艙蓋周邊密封劑未脫落或開膠，座艙壓力調節器開關位置正確，排氣活門、安全活門正常。因此排除底事件A1和C1。

3.3 座艙壓力調節器檢查

將座艙壓力調節器置于“接通”位置，檢查內部氣動轉換部件工作正常，檢查飛機動靜壓系統氣密性正常。因此排除底事件B1和B3。

3.3 座艙氣密系統檢查

1）氣密管路連接情況檢查

座艙內連接管路無異常；氣密軟管充氣后，減壓器組件出口到氣密開關的管路接頭無漏氣現象；拆開座艙蓋后，發現氣密斷接器上的氣密膠圈存在磨損。因此，排除底事件C3，確定存在底事件C7問題。

2）座艙排氣活門工作性能檢查

將座艙壓力調節器放置“檢查”位置，檢查發現左側座艙蓋氣密軟管與下加強板對接處的一字槽螺栓的槽口有漏氣現象。因此，排除底事件B2（排氣活門故障），確定存在底事件A2。但出現了飛行時相似的故障現象，座艙內出現失密現象，且出現“隨著座艙增壓，氣密軟管壓力下降”的現象，說明氣密軟管的壓力不足是導致座艙空中失密的直接原因。

3）座艙氣密性檢查

第一次氣密試驗出現“隨著座艙增加，氣密軟管壓力下降”的現象，但氣密軟管壓力只下降到0.13MPa，沒有出現座艙失密情況。由于氣密試驗能夠滿足要求，因此排除底事件A2。

更換斷接器密封膠圈后進行第二次氣密試驗，氣密軟管壓力受座艙壓力影響發生變化的現象依然存在。因此排除底事件C7。

在酒精箱氣壓軟管接口處接上壓力表，安裝好座艙蓋，檢查氣密軟管壓力仍為0.16MPa，軟管處測得減壓器出口壓力為0.194MPa。此時，氮氣瓶壓力從13MPa降至11MPa。因此排除底事件C5。

將座艙壓力調節器開關置于“斷開”位置，氣密軟管壓力初始值0.16MPa，在座艙蓋關閉后，增大氣密開關控制行程，進行第三次座艙氣密試驗。隨著座艙增壓，氣密軟管的壓力保持不變，說明氣密開關安全行程對于氣密軟管壓力下降有直接影響。進一步檢查氣密開關安全行程為1.7mm，不符合2.5±0.3mm的要求。

上述試驗說明底事件C9是飛機座艙空中失密的主要原因。

4）其他驗證工作

檢查作動筒剩余行程為2.4mm，大于圖紙要求的0.5～2mm，說明作動筒收回到位。因此排除底事件C10。

氣密開關分解后檢查，指標滿足出廠要求，外觀完好。因此排除底事件C8。

4 問題定位及機理分析

通過上述排查，除底事件C9外，其余故障樹中的底事件均可以排除。通過試驗驗證，底事件C9（即氣密開關安全行程不夠）是造成飛機座艙空中失密的主要原因，故障現象能夠復現。

氣密開關位于座艙蓋聯接鎖上。座艙蓋聯接鎖上鎖后，由弓嘴梁壓制搖臂，搖臂另一端壓縮氣密開關的接頭（見圖2），因此氣密開關的安全行程受聯接鎖弓嘴梁位置影響很大。

4.1 聯接鎖的檢查情況

對座艙蓋聯接鎖機上狀態進行檢查。

1）航向左側聯接鎖扇形件與搖臂之間存在約0.5mm間隙（見圖3），說明上鎖后聯接鎖產生的撓度不夠，即氣密開關安全行程不夠。

2）拆除艙蓋后，檢查發現聯接鎖航向右側拉桿與螺母的標線未對齊，左側拉桿螺母已松動（見圖3），且螺母無涂漆安裝的痕跡，不符合裝配工藝要求。

3）拆除聯接鎖后，發現固定聯接鎖的交點襯套端面有磨損（見圖4），說明聯接鎖運動時軸線發生偏移，左外側襯套磨損與左側拉桿變長導致的現象一致。

分解座艙蓋聯接鎖后發現：左側后支臂腰型槽側端面與聯接鎖安裝交點襯套磨損嚴重，右側無此問題；左側拉桿出現松動問題，拉桿長度可能變長；左側弓嘴梁與扇形件最大間隙1.3mm，右側弓嘴梁與扇形件最大間隙0.75mm；兩側弓嘴梁與扇形件接觸面均有磨損情況，左側比右側嚴重；兩側扇形搖臂的襯套均松動；兩側滑塊的小軸均有磨損。4.2 原因分析

根據上述檢查結果，發現聯接鎖在機上狀態有些偏斜，其運動和受力情況均有異常。聯接鎖在廠內裝配工裝上檢查時，除部分交點位置和弓嘴梁出現磨損和襯套松動問題外，交點位置、尺寸等均符合工裝定位要求。由此判定聯接鎖的初始狀態符合工藝要求，后續出現變化的只有拉桿長度。為此進行以下兩個試驗。

1）驗證扇形件和搖臂間隙對氣密開關行程的影響。試驗證明，隨著扇形件和搖臂貼合面間隙的增大，氣密開關的行程明顯減少，當間隙達到0.5mm時，氣密開關行程的影響約為0.7mm，與機上反映出來的現象相吻合。

2）兩側拉桿長度不協調對聯接鎖上鎖狀態的影響。隨著右側拉桿的調長，左側聯接鎖扇形件與搖臂的間隙逐漸變大，說明聯接鎖左側撓度值沒有達到最大值，氣密開關的壓入量逐漸變小，即氣密開關的安全行程不斷減小。測量的變化量基本一致，將拉桿調長1圈時，壓入量變化值約為0.9mm。試驗證明，在聯接鎖兩側拉桿長度不協調的情況下，會影響聯接鎖的上鎖狀態，同時也會影響氣密開關的安全行程。

4.3 故障機理

上述分析和試驗結果表明，由于裝配時未按要求給保險螺母涂底漆，在飛行振動環境下飛機的保險螺母出現松動，使單側拉桿的長度出現變化，導致兩側拉桿長度不協調，引起上鎖狀態單側弓嘴梁下沉不到位（即上鎖撓度未達到極限），影響了氣密開關的安全行程。在此狀態下，座艙蓋聯接鎖長期使用，造成搖臂轉筒、弓嘴梁、扇形件、交點襯套變形和磨損，加重了聯接鎖上氣密開關行程的不穩定性。在氣密開關安全行程不符合要求的情況下，座艙增壓時，氣密軟管壓力下降，導致空中座艙失密。

5 采取的措施

針對故障產生的原因，建議采取以下措施：

1）對該飛機座艙蓋鎖機構相關損傷、變形的零組件和橡膠件進行更換，更換后恢復安裝，保證氣密開關的安全行程滿足2.5±0.3mm。

2）舉一反三，對同系列型號其他飛機進行普查。對聯接鎖拉桿接頭沒有涂漆安裝的保險螺母進行涂漆安裝；無法按設計要求拆卸聯接鎖拉桿接頭涂漆的，應對艙蓋聯接鎖拉桿上的緊固螺母涂敷SL2240螺紋鎖固用密封膠并鎖緊；對于拉桿長度已產生變化的，對聯接鎖重新調整安裝，并檢查氣密開關安全行程應滿足2.5±0.3mm。

3）后續使用維護中，應結合定檢周期適時開展專項擴大檢查工作，確保對聯接鎖機構采取的措施有效。

作者簡介

王煥林，工程師，主要從事軍用飛機武器及救生系統機務維修保障工作。

李振賀，工程師，主要從事軍用飛機武器及救生系統機務維修保障工作。

李鵬，工程師，主要從事軍用飛機武器及救生系統機務維修保障工作。