DA42NG 飛機(jī)停留剎車(chē)不易解除故障探究

■ 賈建全 李光耀/中國(guó)民用航空飛行學(xué)院洛陽(yáng)分院

1 背景介紹及剎車(chē)系統(tǒng)原理

DA42NG 飛機(jī)配備通航飛機(jī)經(jīng)典型的壓力剎車(chē)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。但在該機(jī)型實(shí)際運(yùn)行前期經(jīng)常出現(xiàn)停留剎車(chē)不能順利解除故障，有時(shí)發(fā)生在飛行員準(zhǔn)備起飛階段，有時(shí)發(fā)生在準(zhǔn)備滑行階段，嚴(yán)重時(shí)可能造成飛機(jī)原地打轉(zhuǎn)、沖出跑道等。

為此，本文從該型飛機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)的底層原理分析出發(fā)，對(duì)剎車(chē)系統(tǒng)主要部件的工作原理進(jìn)行解析，以找到飛機(jī)停留剎車(chē)不易解除的根本原因。

如圖1 所示，DA42NG 飛機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)主要由剎車(chē)油缸、剎車(chē)作動(dòng)筒、軟管、停留剎車(chē)活門(mén)、停留剎車(chē)手柄及鋼索、剎車(chē)活塞、剎車(chē)片、剎車(chē)盤(pán)組成。其左右剎車(chē)除停留剎車(chē)活門(mén)、停留剎車(chē)鋼索外，油路、操作、使用相互獨(dú)立，左右油路在停留剎車(chē)活門(mén)內(nèi)部均無(wú)交聯(lián)，在停留剎車(chē)活門(mén)內(nèi)部不串油情況下可視其為兩個(gè)相互獨(dú)立的剎車(chē)系統(tǒng)。

圖1 DA42NG飛機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)部件圖

當(dāng)副駕踩左腳蹬時(shí)，剎車(chē)作動(dòng)筒的內(nèi)部構(gòu)造會(huì)令活塞下表面的油壓增大，令左剎車(chē)系統(tǒng)的內(nèi)部壓力增大，活塞上表面油壓降低，連接在剎車(chē)作動(dòng)筒上的剎車(chē)油缸內(nèi)的油因大氣壓和重力雙重作用進(jìn)入剎車(chē)油缸進(jìn)行油液補(bǔ)充；當(dāng)副駕抬起左腳時(shí)，剎車(chē)作動(dòng)筒活塞在內(nèi)部回位彈簧的作用下回到初始位置，在活塞復(fù)位過(guò)程中，活塞下表面的油壓降低，同時(shí)因剎車(chē)作動(dòng)筒活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，活塞上移過(guò)程中在剎車(chē)活塞上表面的油液會(huì)“翻”至活塞下表面，對(duì)活塞下表面進(jìn)行油液補(bǔ)充，在剎車(chē)作動(dòng)筒回位到初始位時(shí)其活塞上下油路仍處于溝通狀態(tài)。也就是說(shuō)，即使主駕左腳不踩剎車(chē)，主駕左剎車(chē)作動(dòng)筒活塞的上下表面壓力也會(huì)跟隨副駕左剎車(chē)作動(dòng)筒變化。右剎車(chē)系統(tǒng)的操作和原理與左剎車(chē)系統(tǒng)相同。

2 停留剎車(chē)不易解除現(xiàn)象

停留剎車(chē)活門(mén)的作用是封閉或者釋放停留剎車(chē)活門(mén)下游壓力。當(dāng)停留剎車(chē)活門(mén)下游壓力充足時(shí)，若將停留剎車(chē)手柄至于剎車(chē)位，則飛機(jī)可以處于自行剎車(chē)的停留狀態(tài)。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，因DA42NG 飛機(jī)停留剎車(chē)活門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在停留剎車(chē)活門(mén)下游壓力較大時(shí)，若單純將停留剎車(chē)手柄至于解除位，該飛機(jī)往往出現(xiàn)單邊或者雙邊剎車(chē)無(wú)法解除的情況，此種情況在我院其他配備類(lèi)似剎車(chē)系統(tǒng)的其他型號(hào)飛機(jī)上從未發(fā)生過(guò)，十分令人費(fèi)解。尤其當(dāng)停留剎車(chē)活門(mén)下游壓力越大（即剎車(chē)踩得越死）時(shí)，解除停留剎車(chē)手柄需要的力也越大，同時(shí)剎車(chē)也就越難解除。

3 停留剎車(chē)不易解除原因分析

對(duì)DA42NG 飛機(jī)停留剎車(chē)活門(mén)進(jìn)行分解（見(jiàn)圖2），分析認(rèn)為，當(dāng)需要設(shè)置停留剎車(chē)時(shí)，搬動(dòng)凸輪手柄至凸輪離開(kāi)頂針的位置，沒(méi)有凸輪對(duì)頂針的壓力，活門(mén)復(fù)位彈簧以及下游的油壓共同作用在活門(mén)座底部，讓活門(mén)向上壓緊停留剎車(chē)閥塊本體，此時(shí)因活門(mén)上膠圈的密封作用，下游的剎車(chē)油壓被活門(mén)及膠圈封死在剎車(chē)端，停留剎車(chē)被設(shè)置。當(dāng)需要解除停留剎車(chē)時(shí)，搬動(dòng)凸輪手柄至凸輪頂住頂針的位置，因凸輪及頂針和活門(mén)之間為剛性接觸，活門(mén)最終克服下游油壓和活門(mén)復(fù)位彈簧的合力，迫使活門(mén)和膠圈離開(kāi)停留剎車(chē)閥塊本體，此時(shí)，下游油壓已可以通過(guò)活門(mén)與閥塊本體之間的間隙向上釋放至上游的剎車(chē)作動(dòng)筒直至油缸，停留剎車(chē)被解除。

圖2 DA42NG飛機(jī)停留剎車(chē)活門(mén)分解圖

停留剎車(chē)的特點(diǎn)如下：

1）設(shè)置停留剎車(chē)后，繼續(xù)踩剎車(chē)可以增大停留剎車(chē)壓力。因?yàn)樵O(shè)置停留剎車(chē)時(shí)，凸輪離開(kāi)與頂針直接接觸的位置，晃動(dòng)停留剎車(chē)活門(mén)，可以聽(tīng)到頂針在停留剎車(chē)內(nèi)部活動(dòng)的聲音，證明此時(shí)頂針處于“自由狀態(tài)”，且活門(mén)被活門(mén)復(fù)位彈簧壓在閥塊本體上，此時(shí)活門(mén)復(fù)位彈簧處于“復(fù)位”狀態(tài)。

如果此時(shí)，繼續(xù)用腳尖踩下剎車(chē)，當(dāng)剎車(chē)作動(dòng)筒的輸出壓力大于停留剎車(chē)活門(mén)下游的剎車(chē)壓力與復(fù)位彈簧的彈力之和時(shí)，活門(mén)會(huì)瞬間開(kāi)啟，活門(mén)上部的油液會(huì)通過(guò)活門(mén)與閥塊之間的間隙，流入活門(mén)下游。當(dāng)抬腳時(shí)，活門(mén)上游壓力驟降，在下游油壓和復(fù)位彈簧的共同作用下，活門(mén)再次被頂至與閥塊本體接觸，封死了下游油壓向上釋放通道，同時(shí)較踩剎車(chē)前下游油壓增大。停留剎車(chē)出油接頭上留有活門(mén)處于極限位置的流通槽，不用擔(dān)心活門(mén)被壓至出油接頭時(shí)油路被封死。

2）踩著剎車(chē)來(lái)解除或設(shè)置停留剎車(chē)可以大大提高操作成功率。不踩剎車(chē)來(lái)解除停留剎車(chē)時(shí)，要想讓活門(mén)打開(kāi)，凸輪壓頂針的力必須大于活門(mén)下游油壓與活門(mén)復(fù)位彈簧的力之和。凸輪壓頂針的力完全由停留剎車(chē)手柄及所連鋼索提供，要想克服二力之和，剎車(chē)手柄需要對(duì)鋼索施加較大的力度（試驗(yàn)證明此時(shí)剎車(chē)鋼索會(huì)被力量壓彎，而且無(wú)法將停留剎車(chē)活門(mén)推至解除位），而頂針與凸輪在較大的力度下從始至終“硬碰硬”，會(huì)導(dǎo)致凸輪和頂針磨損。

如果在踩著剎車(chē)的同時(shí)解除停留剎車(chē)，則由凸輪壓頂針的力與剎車(chē)作動(dòng)筒輸出油壓之和大于活門(mén)下游油壓和活門(mén)復(fù)位彈簧的力可以看出，因?yàn)橛袆x車(chē)作動(dòng)筒輸出油壓的輔助，凸輪壓頂針的力可以不是很大，剎車(chē)手柄可以“更容易”地推動(dòng)鋼索，然后推動(dòng)停留剎車(chē)活門(mén)搖臂直至停留剎車(chē)解除位，同時(shí)，由于剎車(chē)作動(dòng)筒輸出油壓的存在，活門(mén)此時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)，活門(mén)對(duì)頂針的壓力降低，那么凸輪磨損頂針的程度也就降低了，同時(shí)解除停留剎車(chē)時(shí)踩著剎車(chē)可以防止飛機(jī)突然沖出去，操作更安全。

3）設(shè)置停留剎車(chē)并將剎車(chē)踩到底后，需要壓力才能解除停留剎車(chē)。踩住剎車(chē)的同時(shí)，將手柄推至停留剎車(chē)解除位，要想解除停留剎車(chē)，則停留剎車(chē)手柄通過(guò)鋼索推動(dòng)停留剎車(chē)活門(mén)搖臂的力轉(zhuǎn)換至凸輪推動(dòng)頂針的力（F1）與剎車(chē)作動(dòng)筒的輸出壓力（F4）之和必須大于停留剎車(chē)活門(mén)下游的剎車(chē)壓力（F2）與活門(mén)復(fù)位彈簧對(duì)活門(mén)的彈力（F3）之和。可以看出，只要F4 足夠大，可以將F1 降至很低，即停留剎車(chē)手柄只需要提供較小的力，就可以使F1+F4 ＞F2+F3，停留剎車(chē)可以順利解除。當(dāng)停留剎車(chē)無(wú)法解除時(shí)，繼續(xù)踩剎車(chē)，在踩剎車(chē)瞬間（力量足夠大）活門(mén)立刻開(kāi)啟，此時(shí)活門(mén)對(duì)頂針的力量降低，頂針對(duì)凸輪的力量也降低，同時(shí)因?yàn)榛铋T(mén)開(kāi)啟兩端受力均衡，剛才鋼索推不動(dòng)的凸輪搖臂現(xiàn)在能夠推動(dòng)，可以看到鋼索繃直，并推動(dòng)凸輪搖臂繼續(xù)前進(jìn)，此時(shí)松開(kāi)剎車(chē)，因?yàn)橥馆單恢米兓斸樜恢靡蚕蛳乱苿?dòng)，活門(mén)已回不到剛才的封死位，剎車(chē)被解除。再次踩剎車(chē)時(shí)，發(fā)現(xiàn)剎車(chē)已軟。

4 建議的改進(jìn)措施

圖3 左圖所示為機(jī)上停留剎車(chē)手柄置于解除位時(shí)停留剎車(chē)活門(mén)凸輪搖臂的角度，右圖所示為停留剎車(chē)活門(mén)本體拆卸后可以達(dá)到的物理完全解除位。從中可以明顯看出，活門(mén)裝在飛機(jī)上后其鋼索的長(zhǎng)度不足以讓停留剎車(chē)活門(mén)開(kāi)啟至物理完全解除位，即油壓釋放通道較小。與SR20G3 等類(lèi)似型號(hào)飛機(jī)的停留剎車(chē)活門(mén)相比，DA42NG 飛機(jī)停留剎車(chē)活門(mén)的物理完全解除位更小。DA42NG 飛機(jī)的停留剎車(chē)鋼索細(xì)且短，解除剎車(chē)時(shí)采用的是推鋼索方式。因此，建議設(shè)計(jì)廠家加長(zhǎng)加粗DA42NG 飛機(jī)的停留剎車(chē)鋼索，同時(shí)建議將“設(shè)置及解除停留剎車(chē)時(shí)，需踩著剎車(chē)”的要求納入手冊(cè)范圍，以降低該型飛機(jī)停留剎車(chē)不能順利解除的故障率。

圖3 DA42NG飛機(jī)的停留剎車(chē)活門(mén)鋼索作動(dòng)極限位和物理完全解除位

5 總結(jié)

本文從DA42NG 飛機(jī)的停留剎車(chē)系統(tǒng)原理和活門(mén)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，分析了DA42NG 飛機(jī)停留剎車(chē)解除不暢的故障根本原因，并給出了合理的改進(jìn)建議。