關于A320飛機前起落架偏轉90°故障的技術風險控制建議

摘要：2021年全球A320機型發生兩起前起落架偏轉90°著陸事件，該類故障對飛行安全產生較大影響。本文從A320起落架結構、轉彎系統原理等方面開展分析，提出技術建議以避免該類事件的發生，為航空公司工程師提供參考。

關鍵詞：前起落架；轉彎故障；定中凸輪

Keywords：NLG；turning fault；centering cams

0 引言

2021年3月，國外某公司A320飛機在著陸滑跑階段，地面維修人員發現前起落架區域起火且伴有濃煙（見圖1）。飛機安全停穩后，地面檢查確認前起落架偏轉90°，左右兩側機輪爆胎，輪轂嚴重破損。

1 起落架構型及轉彎系統原理介紹

1.1 起落架構型

A320飛機起落架系統為前三點式設計，前起落架配備轉彎功能，主起落架為固定方向輪。前起落架組件由3個部件組成，分別為外筒組件、轉彎筒組件、內筒組件。前起轉彎系統使用黃液壓系統驅動安裝在外筒上的轉彎作動筒，轉彎作動筒活塞連著齒條驅動轉彎筒旋轉，由轉彎筒的上扭力臂帶動下扭力臂，從而驅動內筒旋轉實現轉彎功能。

1.2 轉彎系統原理

A320飛機轉彎系統包括指令輸入、指令控制、執行機構和反饋機構（見圖2）。指令輸入包括駕駛艙腳踏板、轉彎手輪等，指令控制包括BSCU計算機和液壓控制組件，執行機構包括前起落架轉彎作動筒，反饋機構包括指令監控反饋及實際轉彎角度反饋。

BSCU接收輸入信號，邏輯運算后輸出信號至液壓控制組件，液壓控制組件控制液壓油量驅動轉彎作動筒，起落架內筒旋轉且指令監控反饋及實際轉彎角度反饋至BSCU計算機，實現輸入信號與輸出信號一致。

當任一部件出現異常時，系統將判定轉彎系統失效，ECAM出現WHEEL N/W STRG FAULT信息，BSCU計算機將切斷液壓系統且液壓控制組件進入阻尼模式。

2 定中功能設計

A320飛機前起落架定中功能設計如下。

1）液壓系統定中設計：由BSCU計算機控制，使用黃液壓系統壓力，通過作動筒保持內筒在中立位。

2）凸輪定中設計：下凸輪通過上腔定位在外筒結構上，上凸輪定位在內筒上端。當前起落架內筒全伸出時，上下凸輪配合，內筒被保持在中立位。

3）幾何設計定中：A320前起落架減震支柱前傾9°，輪軸中心點在減震支柱中心線靠后50mm。高速滑行時，轉向力矩使前起落架內筒與滑行方向保持一致，實現定中。

當在地面高速滑行階段，A320飛機使用幾何定中及液壓系統定中，保持內筒在中立位上。當在空中起落架全伸出階段，A320使用凸輪定中及液壓系統定中，保持內筒在中立位上。

3 系統故障技術分析

如上所述，A320飛機系統的定中功能包括液壓系統定中、凸輪定中及幾何定中三套功能。

在空中狀態下，典型的前起落架偏轉90°故障現象為：ECAM顯示WHEEL N/W STRG FAULT及L/ G SHOCK ABSORB FAULT信息。當出現WHEEL N/W STRG FAULT信息時，液壓系統被BSCU計算機關閉，液壓定中功能失效；當出現L/G SHOCK ABSORB FAULT信息時，凸輪定中失效或凸輪被外力克服，內筒出現6°以上的偏轉。在無液壓系統定中的情況下，若凸輪定中失效或氣動載荷產生的外力克服了凸輪定中，則內筒將會偏轉。在內筒偏轉后，在氣動載荷及液壓控制組件的阻尼作用下保持在最大偏轉角90°。

在地面狀態下，典型的前起落架偏轉90°故障現象為：前起落架內筒上、下防扭臂脫開。當起落架內筒上、下防扭臂脫開，內筒不受轉彎系統控制。在接地時，若前輪與著陸時的飛機速度方向存在夾角，則在接地時會被地面摩擦力快速偏轉至90°。

綜合以上信息，該事件的技術風險為前起落架結構可靠性風險及前起落架轉彎系統可靠性風險。

4 技術風險及控制措施

4.1 技術風險

經分析，前起落架結構可靠性風險如下。

1）凸輪結構失效：固定下凸輪的防轉接耳斷裂，導致凸輪有旋轉空間。

2）前起落架防扭臂連接銷脫開：扭力臂連接銷脫開后，前起落架內筒不受控。

3）氣動載荷與保持力：起落架內筒氣壓不足，氣動載荷作用在胎側上，使凸輪上的垂直分力大于內筒自身重力以及內筒氣壓產生的向下壓力，使凸輪定中被氣動載荷克服。

經分析，前起落架系統可靠性風險如下。

1）BSCU計算機故障：BSCU計算機為轉彎系統控制中心，故障后轉彎系統失效。

2）液壓控制組件故障：液壓控制組件控制液壓油量及轉彎方向，閥芯卡阻導致轉彎方向不受控，從而導致轉彎系統失效。

3）指令監控及位置反饋傳感器故障：信號錯誤，起落架位置與控制不一致導致轉彎系統失效。

4）轉彎指示系統設計缺陷：空中或地面運行，機組無法通過飛機系統判斷前起落架轉彎真實角度。

4.2 技術建議及措施

針對技術風險分析，建議制定以下措施：

1）參考維修方案項目，A320前起落架每隔10年執行大修，重點關注前起落架防轉接耳及扭力臂連接銷的檢查狀態，提高更換標準；

2）參考維修方案項目，A320前起落架扭力臂每隔2年執行檢查，視情提高新構型連接銷的檢查級別為NDT檢查標準；

3）參考維修方案項目，A320前起落架氣壓每隔2年執行檢查，視情縮短氣壓檢查間隔為冬春換季前檢查；

4）BSCU計算機軟件可靠性改進，BSCU計算機軟件持續保持機隊構型統一且為新版本；

5）指令監控（3GC）及位置監控（4GC）傳感器可靠性，通過讀取傳感器電壓值，監控傳感器部件狀態；

6）臨近電門可靠性（FIN 24GA及25GA），通過定期測量電感及電阻，及時更換臨近電門；

7）限制WHEEL N/W STRG FAULT的MMEL保留項目，提高該MMEL保留為不可放行項目；

8）建立ACARS監控報文，當出現前起落架轉彎角度大于2°時，開展地面排故；

9）建立ACARS事件報告打印，當出現前起落架轉彎角度大于6°時，自動打印前起落架轉彎角度報告，且隨著前起落架角度變化持續打印，及時告知機組起落架真實角度狀態。

5 總結

A320前起落架偏轉90°故障是典型的不安全事件，對航司運行影響極大。通過技術分析，需提高該系統的可靠性控制水平。本文從起落架結構可靠性及轉彎系統可靠性兩個方面制定措施，供航空公司工程師參考。

作者簡介

溫春輝，主管工程師，負責A320及B737機型機電系統工程管理工作。