某型教练机起落架应急放故障分析及改进措施

曾祥财，敖文伟，龚良国，刘丽红

（航空工业洪都，江西 南昌 330024）

某型教练机起落架应急放故障分析及改进措施

曾祥财，敖文伟，龚良国，刘丽红

（航空工业洪都，江西 南昌 330024）

针对某型教练机地面应急放故障，结合起落架应急放工作原理及故障现象，对故障进行了分析，确定了起落架应急放不到位的原因是由于液压油锁转换不到位而造成，并由此开展了液压油锁改进工作。通过地面模拟试验及机上试验，验证了改进后的液压油锁满足应急放使用要求。

起落架；应急放；液压油锁

0 引言

起落架是飞机的重要组成部分，主要用于承受飞机着陆撞击、地面滑跑以及做各种操纵运动时产生的地面反作用力。现代飞机的起落架通常是可收放的，一般利用液压进行起落架正常收放，当飞机液压、电气等系统发生故障导致起落架无法正常放下时，飞机必须具有人工应急放下起落架的措施，其工作性能直接影响到飞机的安全性[1,2]。但以往有不少飞机起落架应急放不到位，导致飞机迫降的事例，可见起落架应急放系统对于保证飞行安全是极为重要的[3,4]。

某型教练机在地面进行起落架收放检查时，起落架收放功能正常、性能良好，但在进行起落架应急放检查时，却出现多架次前起落架应急放故障，前起落架放下但不到位，前起落架收放作动筒不能上锁。

1 故障原因分析

1.1 起落架应急放原理

起落架应急放系统的能源来自氮气系统，应急放起落架时应急高压氮气路线如图1所示，其中舱门上位锁作动筒、护板/舱门收放作动筒的回油经应急排油活门排出机外，起落架上位锁作动筒及收放作动筒的回油经另一个应急排油活门排出机外。

前起落架应急放故障出现后，进行了以下检查：

1）前起落架机轮护板已放下，前起落架上位锁已开锁；检查支柱气瓶剩余氮气压力约为12MPa，保压过程支柱气瓶压力没有下降。

2）将前起落架作动筒放下腔软管与液压油锁出气管嘴连接处拧松，连接处无气体及油液流出或微量气体流出后无持续气体流出。将与液压油锁进气管嘴连接的导管拧松，有压力气体持续流出；当液压油锁进气管嘴气体压力下降至较小时，前起落架放下到位。

3）按要求排气后，进行起落架正常收放检查，起落架均收放正常。

1.2 故障定位

经过分析，前起落架应急放不到位故障原因有：前起落架收放作动筒机械故障、氮气系统故障、上位锁故障、冷气应急活门故障及液压油锁转换不到位，见图2所示。

1）现场检查发现护板已放下，前起落架上位锁已开锁，拧松液压油锁进气管嘴进行排气，当液压油锁进气管嘴气体压力下降至较小时，前起落架放下到位并上锁。因此，排除起落架收放作动筒机械故障和上位锁故障。

2）起落架应急放故障后，检查支柱气瓶剩余氮气压力均为12MPa左右，保压过程支柱气瓶压力没有下降，将与液压油锁进气管嘴连接的导管拧松，有压力气体持续流出，因此排除氮气系统故障和冷气应急活门故障。

3）将前起落架作动筒放下腔软管与液压油锁出气管嘴连接处拧松，连接处无气体流出或微量气体流出后无持续气体流出。将与液压油锁进气管嘴连接的导管拧松，有压力气体持续流出。故障现象表明液压油锁转换不到位，导致进气管嘴有进气，出气管嘴无出气。

综上所述，排除起落架收放作动筒机械故障、氮气系统故障、上位锁故障及冷气应急活门故障。应急放时液压油锁进气管嘴有进气，出气管嘴无出气，由此分析，造成起落架应急放不到位的故障原因为液压油锁转换不到位。

1.3 故障原因分析

某型教练机采用的液压油锁（以下称X型）的产品组成及结构见图3所示，由另一型使用多年的液压油锁（以下称Y型）改进而成，两者液压工作压力一致，两者结构基本相同。应急放起落架时，氮气将通过A管嘴推动分流活门向右运动，使分流活门上的胶面紧压在外壳（2）的左端，此时A、B管嘴连通，氮气通过B管嘴进入到作动筒放下腔并使起落架放下，收上腔的液压油液经过D管嘴（或E管嘴）回流进入液压系统，经应急排油活门排出机外。

根据液压油锁工作原理及故障现象分析，液压油锁转换不到位故障的原因为液压油锁分流活门机械卡滞或应急压力不足以推动分流活门到位，见图4所示。

1.3.1 液压油锁分流活门机械卡滞

分流活门与外壳之间为间隙配合，当出现分流活门超差、外壳超差或外壳变形等情况时有可能导致分流活门出现机械卡滞，导致分流活门无法向右运动到位并紧压在外壳的左端，应急氮气无法从液压油锁进入收放作动筒放下腔。

故障现场打开液压油锁A管嘴排气后，前起落架放下到位并上锁，说明排气后分流活门能够灵活运动，分流活门并没有出现机械卡滞，并通过后期返成件厂分解，液压油锁内部未见卡滞痕迹，故排除液压油锁分流活门机械卡滞。

1.3.2 应急压力不足以推动分流活门到位

应急放起落架时，氮气将通过液压油锁A管嘴推动分流活门向右运动，使分流活门上的胶面紧压在外壳的左端，使A、B管嘴连通。分流活门向右运动时，主要克服弹簧弹力、摩擦力及右侧油液压力。应急压力不足以推动分流活门到位的原因有分流活门处弹簧弹力偏大、分流活门摩擦力偏大、应急氮气压力偏低及分流活门转换过程中出现平衡。

1）分流活门处弹簧弹力偏大

X型与Y型液压油锁采用相同图号的弹簧，且两个型号液压油锁的分流活门行程一致。若出现弹簧弹力偏大，应为个别现象，不可能多架飞机都出现弹簧力偏大的情况，且采用相同弹簧的Y型液压油锁在多年使用过程中从未发生此故障。因此可排除分流活门处弹簧弹力偏大原因。

2）分流活门摩擦力偏大

分流活门与壳体之间配合属间隙配合，X型与Y型液压油锁的分流活门的外径及公差一致，壳体内径尺寸及公差一致，因此分流活门与壳体之间间隙一致，都是间隙配合 φ26H9/f9（间隙为 0.02-0.124mm），且未进行应急放操作之前，分流活门与壳体之间充满液压油，因此两个型号分流活门的摩擦力一致且较小。

若X型液压油锁的分流活门摩擦力偏大导致分流活门无法打开，则Y型液压油锁也将出现同样故障。Y型液压油锁在多年使用过程中未发生此故障，因此可排除分流活门摩擦力偏大原因。

3）应急氮气压力偏低

应急氮气从支柱气瓶进入管路后，压力将随着管路长度增加而逐渐降低，有可能导致液压油锁进气管嘴处氮气压力不足以推动液压油锁分流活门向右运动。

根据故障飞机实际情况，应急放故障出现后压力表数值仍有12MPa左右。应急放故障后打开液压油锁A管嘴排气，压力降低后起落架反而放下到位，此现象说明不是应急氮气压力偏低导致应急放故障。因此可排除应急氮气压力偏低原因。

4）分流活门转换过程中出现平衡

应急放起落架前，液压油锁内部充满液压油，应急放起落架时分流活门将向右运动，右侧液压油将受到挤压，当分流活门未完全封闭B管嘴之前，右侧油液受挤压将从B管嘴进入收放作动筒放下腔，当分流活门继续向右运动将封闭B管嘴，此时右侧油液通过分流活门上的V形槽（见图5所示）及配合间隙向左侧流动进入B管嘴和左侧，当分流活门继续向右运动，B管嘴左侧开启，此时分流活门左侧的应急氮气进入B管嘴，右侧油液通过V形槽及间隙继续向左侧流动直至分流活门上的胶面紧压在外壳的左端。由于分流活门与外壳之间间隙很小，分流活门上只有两处深度为0.5mm左右的V型槽，因此右侧液压油向左侧流动不顺畅，尤其当V型槽与B管嘴错开时，右侧油液流动将更加不畅。

当压力为某个临界压力且V型槽与B管嘴错开时，分流活门向右移动至封闭B管嘴时，由于右侧油液向左侧流动不顺畅，右侧形成封闭腔，液压油受挤压形成压力，该压力和弹簧的弹力及摩擦力与左侧氮气压力形成平衡，此时分流活门左右两侧作用力平衡，致使分流活门停滞在B管嘴处并将B管嘴封闭（见图6所示），氮气无法从B管嘴进入收放作动筒导致起落架应急放故障，因此应急放故障后拧松B管嘴，连接处无气体及油液流出。

分流活门左右两侧作用力平衡时，若氮气压力下降，两侧作用力不再平衡，分流活门左侧压力小于右侧，分流活门向左侧移动，右侧油液进入B管嘴，右侧压力迅速下降，此时分流活门左侧压力大于右侧，将继续向右移动并到位。故障现场将与液压油锁进气管嘴连接的导管拧松，有压力气体持续流出，当液压油锁进气管嘴气体压力下降至较小时，起落架放下到位并上锁。

经过分析，故障原因为分流活门在转换过程中出现平衡，分流活门导向圆柱面堵住B管嘴，致使A管嘴处的高压氮气无法通过B管嘴进入起落架收放作动筒放下腔，导致起落架应急放故障。

2 改进措施及验证情况

起落架应急放故障原因为液压油锁的分流活门在转换过程中出现左右两侧作用力平衡，分流活门导向圆柱面堵住B管嘴，致使A管嘴处的高压氮气无法通过B管嘴进入起落架收放作动筒放下腔，其根本原因是右侧油液流动不畅导致右侧油液受挤压形成压力，尤其当V型与B管嘴错开时，右侧油液流动将更加不畅。为防止再次发生类似故障，必须对分流活门进行改进，使分流活门在运动时，右侧油液能够流动顺畅并快速泄压，避免分流活门左右两侧形成作用力平衡，具体改进措施如下：

在液压油锁的分流活门增加一个均压环槽（详见图7、图8），分流活门在运动过程中，不论V型槽是否与B管嘴错开，左侧气腔和右侧液压腔的压力均可通过间隙和V型槽流向环槽，再由环槽流向B管嘴，保证右侧油液能快速流向B管嘴并快速泄压，分流活门左侧作用力始终大于右侧作用力，可以消除液压油锁分流活门左右两侧可能形成的作用力平衡，使分流活门顺利、可靠转换并达到完全打开状态，从而解决飞机起落架应急放不到位的故障。

改进后的液压油锁在地面模拟试验台进行了多次应急放试验，并在飞机上进行了多次地面应急放试验和空中应急放起落架试飞，应急放试验过程中未出现故障，前、主起落架均顺利放下，起落架放下速度与改进前相比更快，说明改进后的液压油锁分流活门能够顺利转换到位，B管嘴进气量较大。根据改进后的液压油锁地面模拟试验和机上试验情况，改进后的液压油锁满足应急放和正常收放要求。

3 结语

起落架应急放故障原因是分流活门在转换过程中出现平衡，分流活门导向圆柱面堵住B管嘴，致使A管嘴处的高压氮气无法通过B管嘴进入起落架收放作动筒放下腔，起落架仅在重力作用下放下而不能放到位。在液压油锁的分流活门增加均压环槽后，可以消除液压油锁分流活门左右两侧可能形成的作用力平衡，使分流活门顺利、可靠转换并达到完全打开状态，从而解决飞机应急放起落架不放到位的故障。改进后的液压油锁地面模拟试验和机上试验情况表明，液压油锁的改进措施能解决飞机起落架应急放不放到位的故障。

[1]董诗明.某型教练机起落架收放机构可靠性分析[D].西安电子科技大学硕士论文，2012.

[2]赵劲彪，郑香伟.飞机起落架应急放机构可靠性分析[J].机械设计与制造，2014，8:31.

[3]倪华近，王钰龙.前起落架应急放故障分析及应急断离方案设计[J].机械科学与技术，2014，33(11): 1768-1769.

[4]龙江，张铎.飞机应急放起落架的机构运动可靠性研究[J].机械强度，2005，27(5):624.

>>>作者简介

曾祥财，男，1985年7月生，2011年毕业于西北工业大学，硕士，工程师，现从事飞机起落架设计工作。

Fault Analysis of Landing Gear Emergency Extension of a Certain

Type of Trainer and Corrective Actions
Zeng Xiangcai,Ao Wenwei,Gong Liangguo,Liu Lihong (AVIC-HONGDU，Nanchang，Jiangxi 330024)

A certain type of aircraft failed to extend landing-gear in emergency on ground.Analysies were carried out for above failure by combining the operating principle of landing-gear emergency extension system and failure phenomena,and it is confirmed that the failure cause is improper change-over of hydraulic oil lock.Corrective actions were taken for improving hydraulic oil lock.Simulation tests on ground and onboard tests show that the improved hydraulic oil lock meets the operating requirements of landing-gear emergency extension.

Landing Gear;Emergency Extension;Hydraulic Oil Lock

2017-05-16）