某型飛機前起落架防扭臂組件的典型故障分析與研究

劉君梅 陳世章

（中國民航飛行學院，四川 德陽 618307）

0 引言

防扭臂為飛機起落架上典型的零件之一，通常為關鍵件或重要件[1]。防扭臂可提供減震支柱上部和下部部件的機械連接，實現前機輪與機身的定中，保持前機輪與機身對準[2]。作為套筒式減震支柱起落架特有的組成部分，防扭臂組件具有連接和受力作用，對起落架的性能和飛機的安全有重要的影響。由于起落架的防扭臂暴露在起落架艙外部，工作環境惡劣，因此防扭臂組件的相對故障較多，維護工作量較大，而不正確的故障排除方法往往會增加修理的難度和成本，影響飛機的安全。本文以某型飛機起落架防扭臂的典型故障為例，對其結構進行深入分析，以研究故障機理并提出解決措施。

1 前起落架防扭臂組件介紹

飛機起落架防扭臂結構由上下防扭臂以及3個銷軸構成[3]。某型飛機前起落架的減震支柱為油氣套筒式，其上下支柱通過防扭臂組件連在一起。防扭臂組件通過3個滑動軸承將上部支柱的轉彎盤和下支柱組件連接起來，如圖1所示。上支柱安裝在一個安裝支架內，僅能水平轉動。前輪轉彎時，上下支柱整體隨轉彎機構一起轉動，從而實現轉彎功能。另外，飛機在地面行進時，下支柱可在上支柱內上下移動（伸縮），從而實現減震功能，如圖2所示。

圖1 防扭臂組件示意圖

圖2 某型飛機前起落架組件示意圖

除上述作用外，防扭臂組件還具有以下作用：1）將機輪高速行進過程中產生的往復式擺動傳遞給減擺器，即傳遞力的作用；2）限制下支柱伸出長度，保證支柱密封，即限位的作用。

2 防扭臂組件的常見故障與分析

鑒于上述重要作用，為確保防扭臂組件可靠運行，其通常按照構造簡單、便于維護的特點來設計。但是該機型屬于通用航空器，由于通用航空的運行環境相比運輸航空更為惡劣，加上防扭臂位置較為特殊，因此經常會出現各種故障。本文結合實際維修遇到的各種問題，收集整理了某型飛機前起落架防扭臂組件的典型故障，具體如下。

2.1 防扭臂中部安裝螺栓失效

該失效屬于比較嚴重的故障，一般發生在飛機著陸滑跑過程中。一旦防扭臂中部安裝螺栓失效，飛機就會突然出現前輪劇烈擺振，進而導致前輪操縱失去控制，此時如果飛機滑行速度過快，就會造成機毀人亡的嚴重后果。

該部位的安裝螺栓采用開口銷的保險方式，一般分為橫向保險和縱向保險兩種，如圖3所示。其中由于縱向保險方式簡單、操作方便，應用較為廣泛。采用縱向保險的方式，雖然操作方便、簡單，但在例行的維護工作中，很容易擦刮此部位的開口銷，造成開口銷變形甚至斷裂。

圖3 開口銷保險方式

開口銷被擦刮后，其壓到螺母端部的一端可能向上拉起，脫離螺母端部，這就進一步加大了開口銷在例行維護工作中被擦刮的概率，且更容易發生斷裂。另外，如果選用的開口銷直徑較小的話，當其一端被拉起或折斷后，開口銷容易在銷孔內轉動，可能會造成另一端擦刮變形，直至開口銷脫落。最后，在著陸過程中，隨著減震支柱的壓縮和伸長，中部安裝螺栓一直存在相對轉動，加上受到振動載荷等交變載荷的作用，也可能導致開口銷磨損斷裂而脫落。開口銷脫落之后，在振動載荷的作用下，鎖緊螺帽很快就會發生脫落，從而導致事故發生。

2.2 防扭臂轉動困難或卡滯

這種故障常發生在防扭臂上下連接的滑動軸承區域，它會影響起落架伸縮性能，使摩擦面發生變化，加速零件磨損，導致起落架間隙變大。故障主要表現為軸瓦內轉軸無法轉動，造成卡滯。具體的原因有以下幾方面：

1）潤滑油路堵塞。防扭臂滑動軸承的軸瓦和轉軸之間、軸瓦與安裝座、螺栓與轉軸內壁之間的這一間隙即潤滑脂進出的油路。在飛機運行過程中，一旦油脂發生硬化（變質）或灰塵雜質進入摩擦面，就會出現潤滑油路堵塞，導致干摩擦狀況的發生。

2）飛機長期停放，潤滑不良。飛機如果長期停放，沒有按時進行潤滑，再加上潮濕的停放環境，則防扭臂組件很容易出現腐蝕現象。而蓬松的腐蝕產物不僅會使滑動軸承零件表面變得粗糙，造成零件卡滯，也會使零件無法取出進行更換，增加了修理的難度。

2.3 防扭臂間隙變大

防扭臂間隙變大主要原因有以下方面：

1）潤滑油脂局部失效。表面平整的滑動軸承零件接觸表面在潤滑脂滑膜的作用下摩擦系數較小，但是如果滑動軸承有缺陷，就會使得其不平整的區域受力較大，進而造成油膜破壞，加速油脂損耗。如果未及時補充油脂，其表面摩擦系數會急劇增加，導致轉動零件之間的間隙增大。

2）拆裝方式不正確。在取出或安裝轉軸時，如果使用不正確的工具或方法，則可能造成轉軸端部變形，破壞原有的配合間隙，導致轉軸無法轉動。另外，為消除防扭臂端面與轉彎盤之間的間隙，加入不合適的填隙片，轉軸端面與安裝座安裝壓力過大，同樣也會導致轉軸無法轉動。

3）預緊力不正確。正常情況下，防扭臂只能圍繞滑動軸承轉動而不能沿滑動軸承的軸向運動。但較小的螺栓安裝力矩會造成防扭臂工作時產生細微的軸向位移，導致防扭臂與安裝座的接觸區域產生周期性沖擊力，并容易使防扭臂產生磨損和裂紋，造成安全隱患。如安裝力矩較大，則會造成防扭臂安裝座的接觸區域產生較大磨損，隨著飛機起落次數的增加，磨損會造成配合間隙增大，使得前起落架的擺動幅度增大，最終會導致起落架的綜合間隙急劇增大，也會造成安全隱患。

2.4 零件表面損傷

該型飛機為通用航空器，這就使得其防扭臂零件更容易遭受外來物擊傷，如跑道砂石、空氣揚沙等。如果不能對表面損傷的防扭臂零件及時進行處理，則會引發應力集中或進一步的腐蝕等，影響飛行安全。

3 防扭臂組件的維護建議

為減少以上防扭臂典型故障的發生概率，保證起落架的正常工作，本文在深入分析上述典型故障的基礎上，結合大量實際維修經驗，總結出了一套成熟可行的維護方法，具體如下。

3.1 保險方式的改進

1）選擇使用外徑較大的開口銷（圖4），以避免開口銷發生轉動的情況。

圖4 兩種開口銷的比較

2）所有防扭臂安裝螺栓一律采用橫向保險的開口銷。

3.2 確保潤滑質量

1）雖然飛機維護手冊規定了潤滑周期，但是為了保證零件摩擦面潤滑狀況良好，使用單位可以根據運行環境和起落頻率，適當縮短潤滑周期。

2）保持潤滑油路的暢通。在內場維修時要保證零件摩擦面潔凈光滑及注油孔無堵塞。另外，在初次注油脂時要確保潤滑充分，即直至摩擦面溢出油脂時才停止注油脂。通過加大注油脂量的方式，一方面可以檢驗潤滑油路是否暢通（如果有堵塞的話，會出現油脂無法注入的情況），另一方面可以通過排出的多余油脂，將異物或雜質帶出，以避免損傷摩擦面。

3）針對飛機的運行環境來選擇合適的潤滑油脂。如果飛機運行環境溫度較高，建議使用粘度較大的潤滑油脂，以免油脂融化，造成潤滑性能下降。在更換不同性能的潤滑油脂之前，要通過前述加大注油脂量的方式，徹底排出油路中的舊油脂，避免混用不同規格的潤滑油脂。

3.3 規范安裝和間隙調整方式

要嚴格按照飛機維護手冊規定的安裝方法來安裝零件并施加合適的力矩值，避免因力矩過大造成零件變形堵塞油路。要確保防扭臂組件的間隙在合格范圍內，以避免不正確的間隙造成零件的損壞和對起落架的影響。如果間隙調整量較大，可以通過增加填隙片的方式進行調整；如果間隙調整量較小，則可以通過電鍍等增材制造的方式進行調整。

3.4 對表面損傷的零件使用旋片噴丸

旋片噴丸是一種提高零件疲勞強度的修復方法，往往用于表面為平面或接近平面的零件的損傷修復。但是由于該型飛機防扭臂零件表面構造復雜，傳統的旋片噴丸方式無法得到預期的修復效果。

本文通過對現有的旋片結構進行研究，提出了一種優化方法，即沿著垂直于轉軸的方向，分別從兩個尼龍旋片的外側向內以丸料為間隔剪裁，最終剪裁成數根條狀，如圖5所示。

圖5 旋片剪裁示意圖

當旋片剪裁成數根條狀時，在轉軸的高速驅動下，條狀的旋片就會貼合零件的外形分散開，均勻地拍打在防扭臂零件的表面上，在單位時間內，實現噴丸覆蓋率的最大化，這樣就可以在最短作業時間內獲得規定的噴丸覆蓋率[4]。

4 結束語

本文通過對某型飛機前起落架防扭臂組件的結構及使用方式進行深入研究分析，摸索出了故障機理。結合一線實際維修經驗，提出了一套切實可行的維護方法，經過實際驗證，該套維護方法可以有效保證防扭臂運行安全可靠。