飛機起落架液壓收放系統故障診斷方法研究

楊寧

摘要：飛機起落架系統是飛機至關重要的部件，作為在起飛和著陸階段的液壓收放系統能夠根據檢測到的相關信號或指令將起落架自動收放。飛機起落架系統結構非常的復雜，其自身并不是單純的機械系統，起落架系統是一個機械、電氣以及液壓耦合的綜合控制系統，影響其收放功能的非線性因素很多，其動態載荷的變化直接影響到液壓收放系統的穩定性。

關鍵詞：飛機起落架;液壓收放系統;故障診斷

前言

隨著電液伺服技術的快速發展，飛機起落架液壓收放系統在系統結構上增加了電氣元件，可以對液壓系統部件實現電氣自動化控制，但是由于部件的復雜度和集成化帶來的故障診斷難度不斷加大

1起落架油路系統及工作原理

起落架油路由電路控制作動。其控制油路部件為液壓泵、起落架收上電磁閥和放下電磁閥。主要器件為前起落架收放作動筒，左、右主起落架收放作動筒，起落架緊急釋放手柄、儲壓器、泵壓力開關，收上和放下電磁閥，液壓泵和液壓油箱（Tank）以及起落架在放下位，起落架控制手柄在收上位時，液壓油路工作狀態圖。當起落架手柄從放下位扳至收上位時，收上電磁閥和放下電磁閥上部雙向油路接通，Accumulaotr先通過2路流量控制閥，經NRV單項閥將液壓壓力傳遞至收放作動筒兩端，由于作動筒收上端有效面積大于放下端，在保持作動筒兩端液體壓力相等的同時，作用在收上端的壓力強迫活塞向對側運動，活塞伸長并推動起落架收上，當儲壓氣壓力低于1400psi時，泵壓力開關打開，泵工作電路接通，此時泵開始工作將液壓油箱內液壓油打入本該儲壓氣作用的油路，即開始介入起落架收放動作，同時將液壓油泵入儲壓器。當起落架完全收上時，NOSELDGGEARUP（前起落架收上）電門閉合，ExtendSolenoidValve（放下電磁閥）作動至單向導通位。電動泵繼續工作，收放作動筒放下端液壓油經過ExtendSolenoidCalve（放下電磁閥）一側返回液壓油箱，另一側進入收上油路配合原收上油路壓力，使起落架進入全壓收上模式，當儲壓氣出口壓力大于1650psi時，泵壓力開關關斷，液壓泵停止工作，收上保持壓力由儲壓氣提供。由以上分析可知，起落架電路系統通過控制收上和放下電磁閥的作動，不需要更改液壓泵工作泵油方向，就可以達到控制起落架作動筒收放和保持的目的。當起落架出現異常無法正常工作時，拉出緊急釋放手柄，手柄一側控制斷開液壓泵輸入端電壓電流，使液壓泵停止工作，另一端打開緊急釋放油路，使收放作動筒收上側液壓油經單向閥和緊急釋放油路快速返回油箱的同時，另一路進入作動筒放下端，配合其原放下端壓力和起落架自身重力，放下并鎖定，從而達到應急放起落架的目的。

2故障診斷方法

故障診斷是一種根據系統信號特征來判斷系統的狀態是否出現故障，飛機起落架液壓收放系統是一種非線性多節點耦合的控制系統，飛機著陸產生的巨大沖擊會影響收放系統的穩定性，需要通過故障診斷的方法，當出現系統故障的時候觸發故障響應機制，調節相應的參數或抑制相關的功能，從而減少功能失效帶來的影響。飛機起落架液壓收放系統的故障診斷采用基于模型設計和系統狀態觀測器來實現的，其中，構建的動力學模型中可以將影響性能的參數提取出來，將傳感器采集的信號做有效性判斷，而后將兩者的數據進行合集處理形成診斷數據集。系統狀態觀測器負責實時讀取飛機起落架液壓收放系統的工作狀態，液壓收放系統的診斷需要在相應的工作狀態對部件進行診斷，收放系統也是部件或系統診斷的一個使能條件。數據集將診斷所需的診斷信號進行提取，系統狀態觀測器將收放系統的工作狀態輸出到故障診斷模塊中。對不同的故障診斷項使用不同的故障診斷算法，當故障觸發后進行故障狀態的濾波，只有當故障觸發的計數器達到故障確認的計數上限值，故障才算真正的確認下來，此時電控單元可以通過相應的技術手段將故障進行存儲，與此同時，在電控單元將故障響應模塊激活，從而快速地切斷飛機起落架的相應的動作。飛機起落架液壓收放系統的故障狀態可以分為系統正常、部分正常、系統故障以及部分故障四種狀態。當故障診斷模塊檢測到系統出現故障時，狀態跳轉到部分故障，在部分故障模塊中故障計算器到了故障確認上限值后，跳轉到系統故障，當故障診斷模塊檢測到故障消失了，跳轉到系統部分正常狀態，只有當故障恢復的計數器降到了故障恢復計數器下限值時，收放系統的故障狀態才能恢復到系統正常狀態。在狀態轉換過程中，檢測到部分故障時，故障可能只是瞬間被置起，故障會隨著時間自愈，故障會自動消失，此時故障狀態更新為系統正常狀態，計數器也同時恢復至初始值。故障診斷系統中通常利用故障濾波算法來確認故障，故障狀態是一種抖動的狀態信號，需要經過濾波算法來識別故障的最終狀態，飛機起落架液壓收放系統的故障診斷可以連續的觀測系統的工作狀態，當識別到系統或部件觸發故障后，對故障狀態的計數完全可以基于時間進行連續的累加，當計數器數值達到相應的故障確認時間就可以將故障確認了，所以采用基于連續時間的故障濾波算法來確認故障。

結束語

飛機在著陸過程中，動態載荷的沖擊對液壓收放系統能夠產生巨大的失效影響。針對在著陸階段飛機液壓收放系統潛在的失效問題，在飛機液壓收放系統的動力學模型基礎上，設計基于模型的故障診斷方法，利用構建的觀測器實時的獲取系統的故障狀態，在故障管理系統中實現故障響應后關閉相關功能從而避免液壓收放系統的失效，故障觸發時，電控單元能夠實時記錄相關的故障信息，有利于維修人員獲取故障特征和故障原因，提升檢修工作的效率，最大程度上提升飛機液壓收放系統的穩定性和可靠性。

參考文獻：

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