三余度舵机典型故障分析与排除

■ 黄兴 周虎/国营芜湖机械厂

某型飞机三余度舵机是航向操纵系统的关键部件，其内部结构和工作机理较为复杂，且直接与操纵系统执行部件相连，接收飞行控制系统指令，实现对方向舵面的控制。因此，其工作可靠性和稳定性不仅对飞行控制系统至关重要，而且直接影响着飞机飞行品质和安全。

1 典型故障

该舵机在内外场使用过程中，主要出现渗漏油、对应通道故障灯报故、单通道调整方向舵角度仅能到达14°且自动回中等三种典型故障。

2 故障原因分析与排除

2.1 渗漏油故障

1） 伺服阀与通道组件结合面渗漏油

a. 故障分析

故障原因可能为该处密封圈装配被切损、伺服阀和通道组件密封结合面平面度超差以及两者平面存在超技术标准的横纵向划痕、密封槽深度尺寸超差引起的密封圈突出量不足。

b. 排除方法

更换损坏的密封圈；对伺服阀底面以及与其配合密封的通道组件平面进行配磨，使平面度满足要求；磨修上述两密封平面以去除横纵向划痕；测量密封圈装配槽尺寸，选配凸出量符合要求的密封圈进行装配。

2） 通道组件与底座组件结合面渗漏油

a. 故障分析

故障原因可能为通道组件与底座组件结合面处密封圈制造缺陷或被切损，或者两组件连接的油孔内部有贯穿性划痕。

b. 排除方法

更换对应缺陷或损坏密封圈；研磨连接油孔表面至无明显纵向划伤，磨修时需注意该油孔不能磨修过多，否则会因油孔尺寸被磨大导致密封圈压缩量不足而再次出现渗漏油现象。

3） 机上“假渗油故障”

除以上由自身问题引发的渗漏油故障外，该舵机在内外场使用过程中还会经常出现“假渗油故障”，表现为在加压试验时各通道组件之间有液压油渗出，但停止后不再有新液压油出现。

a. 故障分析

这种假故障的主要原因为机上拆装三余度舵机周围液压系统部附件时未对三余度舵机进行应有的防护，而使液压油落入三余度舵机。因为三余度舵机各通道组件之间的沟槽较深，一旦有液压油进入，液压油将在通道组件之间蔓延，形成半固态油污。加压试验时，因三余度舵机工作发热，使半固态油污融化并逐渐渗出；而在试验停止、温度降低后，液压油又重新变为半固态，不再渗出。对外表现为产品存在渗漏油问题，但实质是一种假故障。

b.排除方法

在拆装三余度舵机附近液压系统部附件时，注意对舵机做好防护，例如，可以用塑料布等物体将其遮盖，防止液压油进入。

2.2 对应通道故障灯报故

报故的原因可能由通道组件零偏差值超差、传感器短断路、微动开关行程及间隙偏小、电磁开关故障等原因引发。

1） 通道组件零偏差值超差

a.故障分析

三个通道组件零偏差值的要求为不大于7.5mA，此要求是为了保证三余度舵机三个通道组件活塞杆在相同控制指令信号下保持同进同出，步调一致。由于三个通道组件活塞杆固定在同一个回中摇臂上，当零偏差值超差时，通道组件运动速度不一致，在运动中形成“力纷争”现象，导致通道组件拉杆与活塞杆之间不再刚性，形成相对位移，触发微动开关，燃亮故障灯。

b. 排除方法

将零偏差值调整至规定范围，并尽量处于同一个数量级。

2） 传感器短断路

a. 故障分析

图1 三余度舵机结构图

图2 故障舵机与正常舵机垫块装配状态对比

图3 制动器中垫块定位孔孔距尺寸对比

当传感器出现短断路时，无法将舵机动作信号正确反馈给电传计算机，因此会出现故障通道组件反馈信号与其余通道组件反馈信号有较大差异现象，进而使+27V电压信号被飞行控制系统切断，导致该通道组件不能正常参与工作，燃亮故障灯。

b. 排除方法

查找短断路故障导线，重新焊接或更换部件。

3） 微动开关行程及间隙偏小

a. 故障分析

图4 两垫块尺寸对比

三个通道组件各有1个微动开关，其工作原理为：当通道组件活塞杆与拉杆出现相对位移达3.2～4.5mm时，拉杆带动其中的钢球运动触发微动开关，燃亮故障灯；当微动开关工作行程过小时，舵机正常工作时会触发开关，燃亮故障灯；在活塞杆空挡位置时，微动开关顶杆与其摇臂之间的间隙偏小，也会在舵机工作时触发开关，燃亮故障灯。

b. 排除方法

调整微动开关启动行程、空档时间隙至规定范围。

2.3 单通道调整方向舵角度只能到达14˚且自动回中故障

a. 故障现象

某架飞机调试时发现，单通道调整方向舵时，向左最大只能偏转14˚（工艺要求需偏转到16˚后进行相关性能检查），且到14˚后方向舵自动回到中位。

b. 故障分析

将三余度舵机返回内场，在模拟机上检查单通道工作状态，发现此时回中摇臂输出行程与三个通道同时工作时的输出行程相比明显偏变小。进一步检查发现，摇臂行程明显变小的原因是其滚轮组件约在摇臂80%工作行程处触碰到制动器中靠近通道活塞一侧的垫块，运动受阻所致。正常工作时，滚轮组件只在摇臂极限行程处才会触碰垫块。

对故障舵机进行分解（见图1），对比故障舵机与正常舵机制动器中两垫块装配状态，发现故障舵机与正常舵机垫块两端的高度不一致（见图2）；再分解制动器，发现其中的垫块定位孔孔距与正常舵机不一致，经测量，故障舵机两垫块定位孔距与图纸规定相反（见图3），正常舵机孔距2处为21mm，4处为23mm，故障舵机对应的孔距1处为23mm，3处为21mm。

综合分析可知，因故障舵机制动器上两垫块定位孔距加工错误，与图纸要求呈相反状态，导致两垫块位置装配相反。因两垫块倾斜角度不一样（见图4），装反后导致靠近活塞一侧的垫块比正常舵机垫块高出约5mm，导致回中摇臂滚轮约在回中摇臂80%行程处提前触碰到垫块，大大增加了运动阻力。活塞因运动受阻，无法正常反馈随输入指令同步变化的信号，被飞行控制系统表决模块切断+27V电压信号，失去液压驱动力无法正常工作，回中摇臂在弹簧板的反作用力下回到中位，进而使方向舵自动回到中位。故障形式表现为单通道调整方向舵角度向左最大只能到14˚后方向舵自动回到中位。

c. 排除方法

选择孔距加工符合图样要求的制动器，重新装配、调试。

[1]李曙林,贾连英.某型飞机构造[Z].空军工程学院，1998.