袁 平

(洪都航空工业集团，南昌330024)

0 引 言

据用户反映，某型教练机某架交付使用后，在首翻期内，左右压杆操纵副翼时，飞机横向运动迟缓，副翼操纵系统的跟随性差，而且，驾驶杆在中立位置附近操纵时，驾驶杆在运动过程中有跳跃现象，飞机横向难以操纵。

1 副翼操纵系统简介

该型教练机的副翼操纵系统是不可逆液压助力机械式操纵系统，由前、后舱驾驶杆及不可逆液压助力器、调整片效应机构、载荷感觉器、摇臂、拉杆、支座等传动杆系组成(图1)。

2 故障分析

根据用户反映的故障现象分析，这是两个问题的复合反映。首先，在中立位置附近操纵驾驶杆时，驾驶杆在运动过程中有跳跃现象，说明系统在运动过程中有卡滞现象，即在系统中某个运动连接点的运动部位有锈蚀，使得系统运动不顺畅，但锈蚀不太严重。再则，飞行员左右压杆操纵副翼时，飞机横向运动迟缓，副翼操纵系统跟随性差，说明系统中存在较大的间隙、系统刚度变差或者助力器的性能变差。

3 故障判断与查找

在现场通过操纵驾驶杆，感觉到系统有明显的卡滞现象，尤其是驾驶杆在中立位置。其次，通过左右压杆，明显发现副翼舵面有滞后的现象。这就印证了我们的分析，该飞机的确存在两个故障。

根据故障的特点以及故障检查排除的难易程度，确定排故方案。即：先查找驾驶杆跳跃故障，再查找跟随性差的故障。

图1 副翼操纵系统

3.1 驾驶杆跳跃故障的分析判断

首先，通电通压，小范围均匀地左右压前后舱的驾驶杆。在向左和向右压杆2°～3°时均感觉到驾驶杆有明显停顿，然后稍微的加力，驾驶杆继续运动，且运动顺畅。再将液压助力器的液压开关关闭，再左右压杆，感觉杆力加大，没有停顿现象。由此分析，系统在通电通压的情况下，左右压杆时，载荷机构的弹簧力、系统的摩擦力和助力器的开启力按一定的传动比传到驾驶杆上，在驾驶杆小范围运动时，载荷机构的弹簧力FT很小，系统的摩擦力Fm和助力器的开启力Fk也应该在规定的范围之内，所以杆力非常小。此时，如果系统存在卡滞现象，卡滞力Fka（也就是轴承的摩擦力）相对载荷机构的弹簧力FT、系统的摩擦力Fm和助力器的开启力FK之和而言相当或大于它，即Fka≥FT+Fm+FK。所以在左右压杆时，感觉驾驶杆跳跃明显。而关闭液压助力器后，左右压杆时，不仅要克服载荷机构的弹簧力FT、系统的摩擦力Fm，还要克服液压助力器活塞杆与助力器外壳的摩擦力Fm，此摩擦力相当的大。卡滞力Fka（也就是轴承的摩擦力）相对载荷机构的弹簧力FT、系统的摩擦力Fm和助力器的开启力FK、液压助力器活塞杆与助力器外壳的摩擦力FM之和而言相当或大于它，即Fka＜FT+Fm+FK+FM，所以在左右压杆时，感觉驾驶杆跳跃不是很明显。

当系统中有卡滞现象时，无非是在系统中活动关节部位的轴承锈蚀，或着是系统与其它系统有碰撞现象。但由于故障发生在驾驶杆中立位置附近，所以与其它系统有碰撞现象的情况一般不会产生。系统中有卡滞现象只能是系统中某个活动关节部位的轴承锈蚀所产生的。

另外，根据无回力液压助力器的特点，液压助力器输出端的载荷不会传到驾驶杆上。所以可以确定系统中有卡滞现象只能是在系统中液压助力器输入端的前段，也就是从前后舱驾驶杆开始一直到液压助力器的输入端，包括载荷机构和调效机构等部分。

3.2 驾驶杆跳跃故障的查找

通过上述分析判断，即着手对故障进行查找。为了快速找到故障部位，对系统进行分段检查，即按照前舱、后舱、载荷机构和调效机构部位和系统前段的杆系部分进行检查。

首先，将助力器、载荷机构与系统断开，左右压杆，感觉在中立位置附近驾驶杆运动不顺畅，有卡滞现象。

再把拉杆3与摇臂断开，将前后舱系统分离，分别操纵驾驶杆，前舱的驾驶杆运动很流畅平缓，没有卡滞，而后舱仍然有卡滞现象。说明故障在后舱驾驶杆到助力器之间。

紧接着，将拉杆4与系统断开，操纵后舱驾驶杆，驾驶杆仍然有卡滞现象。这样，就表明了故障产生在后舱中央操纵机构上。

将驾驶杆与后舱中央操纵机构分离，将中央操纵机构从座舱拆出分解，检查发现中央支座中4个轴承900810的润滑脂已经完全干涩，并且轴承的内外滚槽和滚珠有不同程度的锈蚀。

3.3 跟随性差故障的分析判断

从硬式操纵系统的特点分析，系统的跟随性差主要是跟系统的刚度、系统的间隙和助力器的不灵敏区有关。

首先，系统的刚度问题。系统的刚度主要与拉杆、摇臂、支座以及机体的刚度有关，这些在飞机设计时已经考虑。飞机在使用一段时间后一般不会发生变化，所以不考虑系统的刚度问题。

其二，系统的间隙问题。系统的间隙主要是受各个连接部位的间隙的影响。主要有拉杆与摇臂之间的连接间隙、摇臂与支座之间的连接间隙、拉杆与拉杆之间的连接间隙、扭力管与摇臂之间的连接间隙以及系统中轴承的游隙。

拉杆与摇臂之间、摇臂与支座之间、拉杆与拉杆之间都是轴承、衬套和螺栓连接，它们的材料都为钢材，不容易产生磨损和变形。

扭力管与摇臂之间是摇臂本体、扭力管本体和锥形螺栓连接，其中扭力管和锥形螺栓的材料都为钢材，而摇臂的材料是锻铝LD5。两种不同的材料连接，相对软的一种材料就容易产生局部变形，这种连接部位应该作为重点检查部位。

轴承的游隙在外场检查比较困难，因此，此项检查工作可以安排在排除了其它原因之后再进行。

最后，助力器的不灵敏区问题。按照成品协议，助力器的不灵敏区（在输入端测量）为不超过0.3mm。产品在装机前都经过了装机前试验，合格后方能装机。装机使用一段时间后，助力器的不灵敏区一般不会产生变化，即使会产生变化，在外场没有办法检测，只有通过更换助力器来判别。而在之前，用户已经更换过助力器，没有解决问题。因此，助力器的不灵敏区的问题可不作为问题的主攻方向。

综上所诉，本人决定将系统的间隙问题作为解决问题的关键，先查找间隙，如果没有效果，再考虑轴承的游隙，最后再考虑系统的刚度问题。

该检查工作只能在机上进行，但由于整个系统连接点多，工作量也较大，查找比较困难。只有按照助力器的特点，将系统分为两段，即助力器的输入端以前的部分为一段，助力器的输出端为一段，分别进行检查工作。

3.4 跟随性差故障的查找

按照分析的结果，在飞机上进行系统间隙的检查。先通电通压，操纵驾驶杆，观察副翼运动的情况。感觉在左右换向压驾驶杆，驾驶杆小范围运动时，副翼运动迟缓，当驾驶杆大范围运动时，副翼运动正常。驾驶杆朝一个方向运动，副翼开始反应慢，随后运动正常。这就证明系统中确实存在间隙，系统中有空行程。然后打开助力器口盖，将助力器的输入端固定，操纵驾驶杆，感觉空行程还存在，这就说明了故障出现在系统的前段，即在驾驶杆到助力器的输入端的这一段范围内。再打开副翼操纵系统前段各个安装检查口盖，将助力器的输入端固定，反复操纵驾驶杆，观察各个运动点的运动情况，发现在12框处，扭力管与摇臂之间有明显的相对转动，即摇臂上的锥形孔产生变形成椭圆形锥形孔。至此，故障点已经查明。

4 故障的排除

对于卡滞故障，比较好解决，只是将干涩锈蚀的轴承进行清洗润滑，重新装配，恢复原状即可。

对于扭力管与摇臂之间有相对转动的故障，处理起来比较复杂。首先要将机翼与机身分离，再将12框处的5号、6号和18号拉杆与此处的摇臂分离，将支座拆卸出来，再将锥形螺栓拆卸下来，将扭力管从支座中抽出，卸下摇臂。将摇臂和扭力管按原状态组合好，重新铰制锥形孔，将锥形螺栓孔加大一级，并将锥形螺栓加大一级安装。重新安装，恢复飞机原状态。

5 故障产生原因分析及解决方法

卡滞故障的产生原因主要是与飞机的使用维护有关。按照维护规程和维修技术手册的要求，对所有的活动关节部位，都需要定期进行检查、清洗和从新润滑。而用户没有完全按照此要求执行。因此，彻底解决的办法是加强地面的维护，定期清洗和润滑轴承。

扭力管与摇臂之间有相对转动的故障原因主要是与装配质量有关（见图2）。从图中可以看出，摇臂的臂长较大，摇臂根部所受的力较大，摇臂与锥形螺栓的结合面和扭力管与锥形螺栓的结合面承受较大的挤压。由于摇臂的材料为LD5，锥形螺栓的材料为30CrMnSiA，扭力管的材料为30CrMnSiA。因此，当装配时锥形螺栓没有拧紧，锥形孔与锥形螺栓之间存在细微的间隙，在使用一段时间后，摇臂上的锥形孔容易变形成为椭圆形锥形孔，使得锥形螺栓与摇臂之间产生间隙，在操纵飞机时，扭力管与摇臂就会产生相对转动，进而使得系统产生了空行程。解决办法是外场重新铰制锥形孔，将锥形螺栓孔加大一级，并将锥形螺栓加大一级安装。内场解决的办法其一是将摇臂根部的直径加大，并加长锥形螺栓，增加摇臂与扭力管的结合面，减小摇臂与扭力管的结合面的局部压强。其二是加强装配质量监控。

图2 扭力管与摇臂安装示意图

6 结语

该型教练机的副翼操纵系统是不可逆液压助力式的操纵系统，在分析和判断问题时，应该以助力器作为分解系统的分界点，分段检查，尽量缩小查找的范围。通常，在驾驶杆上能感觉得到的杆力问题，一般问题都出在助力器的前段，而系统的间隙问题就需要以助力器为分界点分段检查。本文所述的两个问题，就是通过以助力器为分界点，先确定大致范围，再逐个排除。

[1]徐鑫福主编.飞机飞行操纵系统.北京：北京航空航天大学出版社