飛機液壓系統常見故障診斷及預防措施研究

摘要：飛機液壓系統是飛機運行中的重要系統，飛機運行時液壓系統的安全性、可靠性決定了飛機的安全性能。現闡述了液壓系統的工作原理及組成，結合案例數據分析及維護使用特點，分析總結了液壓系統常見的故障原因及解決方案，根據行業規范提出了相關的改進建議，為進一步保障液壓系統安全穩定運行提供了有益的借鑒。

關鍵詞：飛機；液壓系統；故障分析

中圖分類號：V233.91" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）21-0054-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.013

0" " 引言

飛機液壓系統是飛機運行中最重要的系統之一，主要以液體為工作介質，靠液體壓力驅動執行機構完成特定操縱動作來控制操縱舵面和作動筒等，直接關系著飛行過程中飛機系統設備的正常工作及飛行安全。一旦發生故障，后果將會很嚴重，對飛機的損傷很大，甚至會危害到機組的安全。為了保證安全可靠飛行，現代飛機上一般都有幾個獨立的液壓源系統。液壓系統故障在飛機故障中占比最大，約達1/3，而且由于液壓系統一些小故障很難被發現，容易被機務忽視，所以航司對于飛機液壓系統的故障排除和維護必須予以重視，優化維護程序，對飛機液壓系統由于噪聲、振動及污染物等原因可能發生的故障，提出積極有效的維修方案。空客A320系列飛機為國內航線主流執飛機型，本文針對此機型存在的故障進行分析并給出解決方案。

1" " 液壓系統工作原理

液壓系統基本工作原理：利用不同的增壓部件，包括發動機驅動泵（Engine Driven Pump，EDP）、電馬達驅動泵（Electric Motor Driven Pump，EMDP）及空氣驅動泵（Air Driven Pump，ADP）等[1]，將驅動泵的機械能轉換為液體的壓力能，通過改變液體的壓力能來傳遞能量，再通過各種控制閥門及管路輸送，借助于液壓系統執行部件（液壓缸或馬達）把壓力能轉換回機械能，從而驅動飛機舵面、艙門及其他部件，實現直線往復運動和回轉運動。系統中的液體稱為液壓油，一般為礦物油，具有一定的黏性、化學穩定性、防火特性、壓縮性和潤滑性等，其主要起到傳遞、轉換能量的作用。液壓傳動基礎原理為帕斯卡原理，即：在密閉的環境中，向液體施加一個力，這個液體會向各個方向傳遞這個力，力的大小不變。液壓傳動就是利用這個物理性質，向一個物體施加一個力，利用帕斯卡原理使這個力變大，從而達到舉起重物的效果[2]。在液壓傳動過程中，液體是一種傳動介質，但必須強調，液體需在密封容積中才能起傳動的作用。比如說，密閉的容器中，向左側截面小的平面施加一個壓強P1，通過液體的傳導后獲得一個更大的壓強P2，從而托舉起重物（圖1）。

2" " 液壓系統組成

空客A320有三套獨立的液壓系統及獨立液壓油箱，分別為綠系統、藍系統和黃系統（圖2）。每個液壓系統由一個主泵提供液壓壓力，綠液壓泵與左發相連，主要為飛行控制部件、起落架、剎車等系統提供液壓源，EDP工作驅動，將機械能轉化為液體的壓力能儲存在儲壓罐中，再為執行部件提供壓力；黃系統與右發相連，發動機運轉即開始提供液壓壓力，同時為確保單發停車時液壓系統仍能持續穩定地提供壓力，電馬達驅動泵同時開始工作，以保證飛機執行部件、備用剎車、停留剎車及前輪轉彎可以正常工作，且黃系統中還包含了手搖泵，主要用于在地面沒有其他液壓源時開關貨艙門；任一發動機運轉時，藍系統電馬達驅動泵即自動工作，主要為飛行控制系統及恒速/馬達發電機提供液壓能。這三個液壓系統主泵通常設置為飛機運行時就一直工作，可從駕駛艙人工關閉。三個系統的油液相互隔離，在客艙、駕駛艙沒有液壓管道的分布。

液壓系統以3 000 PSI的壓力向以下系統（表1）提供作動力：

1）襟翼、縫翼、副翼、升降舵、方向舵等飛行控制系統；

2）起落架系統；

3）貨艙門、剎車、反推系統等。

在地面使用的貨艙門、剎車、起落架和前輪轉彎液壓與主油路隔離。

3" " 常見故障診斷及預防措施

3.1" " 泄漏問題

飛機液壓油滲漏屬于機隊常見故障，通常是由管路破裂或管路接頭磨損或者液壓部件本身的封圈/封嚴滲漏造成的，表征為液壓油從各個硬管、軟管、接頭或執行元件中滲出。漏油點主要處于閥門、管路連接處和密封區等位置，滲漏原因：1）管路安裝間隙較小，甚至相互碰擦，在飛行振動過程中造成破損。因此，維修人員在檢查時，一定要注意管路與管路之間的距離。2）高應力集中也會導致在部件缺陷部位產生疲勞裂紋，這主要是由安裝力矩不正確或封圈的位置不正確等造成。3）部件上的密封圈老化、失效導致泄漏，這主要與密封圈所處的惡劣環境相關[3]。

以旋轉接頭為例，根據某航司可靠性網站數據，近五年旋轉接頭故障更換共計7起，如表2所示。

通過上述統計發現，飛機接頭部件較易發生液壓油泄漏。由于飛機部件裝機時間較長，接頭處內部封嚴老化，飛機飛行時劇烈振動等原因又加劇了封嚴損壞，最終導致密封失效，接頭處液壓油滲出。排查液壓接頭泄漏問題，可采取下列措施：首先，針對液壓系統管路的各接頭區域，包括接頭部件及密封位置，仔細觀察是否有油液滲漏的跡象；其次，用無紡布輕輕擦拭檢查區域，判斷是否為泄漏點，判斷擦拭后是否有油漬殘留，以便確定具體的泄漏點的位置；最后，根據排故程序，檢查管路接頭是否有松動，如無松動則拆卸管路接頭部件，詳細檢查部件各個位置密封件是否老化、受損斷裂，以找出漏油的根本原因。

建議措施：

1）飛機液壓管路在機身中分布廣泛，主要集中在飛機發動機、起落架艙、液壓艙、前后貨艙及各個飛行操控區域，管路布置交錯復雜，連接眾多系統部件，應定期檢查接頭密封件的狀態和性能，確保密封件無老化、磨損、缺失等情況，發現問題無論程度大小，應及時更換處理，防止因密封性能降低造成液壓油泄漏，導致其他系統無法正常操控。比如維修時發現液壓油油壓過低，可先確定液壓泵是否完好并可以正常使用，再利用液壓泵給液壓系統施加高壓，檢查管路連接區域是否有滲漏區域，擦干后部件如仍持續滲油，這時需考慮部件密封圈是否失效，如失效應及時更換密封圈或整體附件及油濾，并正確安裝保險。

2）航線車間和定檢車間應制定相應的油液滲漏的檢查方法和檢查要求，注意檢查起落架艙門作動筒旋轉接頭，確保其無滲漏、裂紋和損傷；發現艙門作動筒旋轉接頭處有脫出的鋼絲，表明接頭內部封嚴可能存在失效，需及時采取管控措施。必須確保密封件正確安裝并緊固，扭緊管路的連接處，以防止松動和泄漏。

3.2" " 閥門及執行部件問題

閥門及執行元件故障將直接導致液壓系統無法正常工作，飛行控制部件性能受到影響，因此及時掌握故障原因并進行診斷，對于維護飛機液壓系統至關重要。溢流閥故障包括閥口卡阻無法閉合、彈簧失效或損壞、阻尼孔堵塞等，這些原因都可能導致液壓系統的液壓流量受阻，影響執行元件的運動[4]。另外，液壓系統中的其他部件，如液壓泵、動力轉換裝置（PTU）、壓力組件等出現故障，亦會導致液壓系統無法正常工作。

以動力轉換裝置（PTU，如圖3所示）為例，PTU為主要的傳輸組件，它在液壓黃系統和綠系統之間傳遞液壓能，兩個系統之間可互相為對方提供液壓壓力，并且兩系統之間的液壓油始終保持獨立，不會相互融合。PTU的存在可以在一發EDP（發動機驅動泵）失效后保證黃、綠系統都正常工作，也可以在地面維護工作時打開黃系統電動泵為綠系統增壓，以完成相關工作。在駕駛艙頭頂板液壓系統面板上可松開PTU電門到OFF位斷開PTU的工作，也可人工機械脫開PTU上的隔離接頭斷開PTU的連接。當PTU電門在AUTO位，且黃、綠系統之間壓力差超過500 PSI時，PTU便自動工作。當飛機在地面處于以下任一條件時，PTU工作被抑制：1）操作貨艙門時；2）只有一發工作且停留剎車在ON位；3）只有一發工作且停留剎車在OFF位且前輪轉彎被解除；4）駕駛艙頭頂板40VU的PTU電門在OFF位；5）雙發工作且空速小于50節（僅適用于NEO飛機）。

通常PTU由于裝機時間較長，機械性能老化，可能會存在以下故障：1）持續運轉；2）本體滲漏或接頭滲漏；3）異響或壓力波動。其中壓力波動可能原因：PTU轉換性能下降或內部機械組件出現問題，導致傳輸壓力不穩定，某個系統儲壓器出現問題，失去儲壓器穩定壓力的能力，所以導致系統壓力波動很大，易造成兩個系統中的壓差，進而使PTU時斷時續。

排查故障時可采取以下措施：1）駕駛艙內觀察液壓指示器判斷壓力值是否低于正常值；2）目視檢查PTU總管底座及接頭是否有滲漏；3）排查密封圈是否老化，如老化可直接更換；4）排查PTU是否存在機械故障，如有可更換，同時需更換PTU油濾及回油濾。

建議措施：根據飛機的可靠性要求，制定相應的維護計劃并定期檢查，可以提前排查潛在問題，延長液壓組件的使用壽命，縮短飛機停場時間，提高飛機使用率，減少航司的維修支出[5]。定期檢查的部件應包括：增壓系統、指示系統、存儲系統、分配系統等。技術管理室應修訂相關操作規范，收集匯總對于執行部件管控不利事件，定期對維護人員進行宣講及培訓，提高工作意識，對維護過程中發現的問題要有“舉手意識”，及時上報技術部門。

4" " 結束語

飛機液壓系統是飛機運行中的重要系統，承擔著飛行操控系統、剎車等部件實現功能的關鍵作用，飛機運行時液壓系統的安全性、可靠性決定了飛機的安全性能，一旦液壓系統出現液壓油泄漏、執行元件故障和液壓油量過低等異常情況，就會造成飛機長時間停場維修或航班無法正常飛行。

本文通過研究液壓系統工作原理以及比對分析實際維修工作數據，針對液壓系統工作時易出現的典型故障進行分類及診斷，提出了有效可行的維修策略及預防措施，能進一步保障飛行時液壓系統的工作效率，減少停場時間。同時，建議完善維修記錄手冊，以便建立完整的液壓系統維修體系，保障飛行安全。

[參考文獻]

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[2] 張大海.新D型電磁加熱搖鍋傳動方案改進設計[J].液壓氣動與密封，2011，31（4）：56-60.

[3] 吳鑫睿.空客A320飛機液壓系統特點及常見故障分析[J].科技資訊，2012（16）：105.

[4] 白立剛，王連玉，王魁.煤礦機電設備中液壓系統的故障診斷與維護技術[J].現代制造技術與裝備，2024，60（1）：148-150.

[5] 李元振.飛機機械故障檢查液壓系統常見故障分析[J].中國航班，2020（5）：58.

收稿日期：2024-06-17

作者簡介：陸晶文（1982—），女，遼寧丹東人，實驗師，研究方向：飛機機電維修。