浅析飞机液压系统的故障分析及预防措施

2018-01-30何一名

中国设备工程 2018年6期

何一名

（云南机场集团有限责任公司飞机维修服务分公司，云南昆明 650200）

1 波音系列飞机液压系统简介

当前，波音公司的B737一系列机型的飞机能够供给动力的主要由3个相对独立的液压系统构成。这三个系统能够为波音公司的B737一系列机型的飞机提供所需要的压力，他们在飞机飞行过程中发挥着举足轻重的作用。

（1）A系统为起落架收放，前轮转弯，左发反推，副翼，升降舵，升降舵感觉计算机，方向舵，地面扰流板，内侧飞行扰流板，备用刹车以及PTU。（2）B系统为主轮刹车，右反推装置，副翼，升降舵，升降舵感觉计算机，方向舵，外侧飞行扰流板，后缘襟翼，前缘襟翼和缝翼，备用收放起落架。（3）备用液压系统包括备用液压系统和液压动力转换组件。（4）PTU备用液压系统的基本工作原理是：飞机的液压需求系统当出现对于液压动力需求的情况时，飞机的方向舵前端的襟翼缝翼所安装的发动机通过相反方向的发动来提供液压需求系统所需求的额外动力，与此同时，在飞机B系统对外放出压力的时候，飞机的A系统还可以利用该备用液压系统来产生液压动力，该液压动力即为飞机前侧方向的襟翼及缝翼的驱动动力来源，而此时飞机B系统仍为所用的液压油的来源。

2 飞机液压系统的操作和维护的注意事项

（1）要了解所操作系统的组成，熟悉各控制按钮和手柄的作用、方向。（2）保持正常的油量，注意油量的储备和向油箱补油。（3）保持液压油的清洁。（4）油泵启动前，确定襟翼位置并且确定发动机包皮未打开，检查各个跳开关是否到位，手柄位置是否正确。（5）油泵启动后，听/检各部声音是否正常，压力指示是否在限定的范围内。（6）液压泵运转时，要检查温度是否正常，壳体以及管路是否渗油，密封是否良好。（7）操作过程中要始终与地面人员联系，确保通讯无误。

3 飞机液压系统常见故障分析和预防措施

造成飞机液压系统故障的原因是多方面的，其分析角度主要为系统故障发生的时机以及发生故障时所出现的异常现象，总体来说，造成飞机液压系统发生故障主要有以下几种原因。

3.1 飞机液压系统污染及防治

有关针对运行中飞机发生故障情况的统计数据已经显示出液压系统故障为飞机发生故障的主要原因，其比例约占飞机机械类故障的四成。在所有有关飞机发生液压系统故障的案例中，有近八成的诱因是液压系统出现了不洁的情况。通过对相关统计数据的统计可以发现，由于系统不洁所导致的液压系统故障的主要表现形式是相关构件卡滞、漏油、严重损耗，并由此导致飞机在运行时出现飞行不稳定甚至相关动力系统完全失灵，而这有可能造成飞行事故的出现。

3.1.1 液压系统污染物的主要来源是外部进入和内部生成

（1）外部进入污染物主要来源是飞机制造和维修过程中由外界引入的杂质，主要包括：①飞机生产过程中由于清洁不彻底而残留在系统内部的残渣、碎屑及擦除不彻底所剩下的洗涤剂等；②飞机与外界设备的接口处，如接头、管道入口等残存的污染物；③由于工作人员操作不当，如雨雪天气没有使用防护罩而带入的外界污染物；④当飞机出现故障，更换零件时零件本身残存的污染物；⑤对飞机进行擦拭等维护过程中所带入的洗涤剂、人造织物等杂质；⑥系统与外界相接部分由于使用而产生的污染物。（2）内部生成的污染物的主要来源是主要飞机工作时其内部组件因化学力作用及物理磨损等因素而产生的杂质，主要包括：①飞机组件的接合面，以及飞机密封件由于反复工作而产生的残渣、金属碎屑等杂质污染物；②飞机的油液由于化学作用如氧化、变质而产生的具有腐蚀作用的污染物。

3.1.2 液压系统污染的预防及排除

液压系统污染的产生原因十分复杂，因此针对飞机液压系统污染的防治也是一项极为复杂的工作，该项工作对于飞机的正常工作运行已极为重大。飞机液压系统的污染防治必须由诸如飞机生产商、运行维护人员、检修人员等部门积极沟通，良好合作才能对污染防治产生积极的效果。总体来说针对飞机液压系统污染的预防可以从以下几个方面着手。

（1）加大宣传力度，努力提高相关人员安全生产、安全运行的安全意识。（2）加大日常监控力度，可从以下几个方面着手：①监控飞机与外界相接的部分，如飞机的油气开口、飞机的发动机安装组件和飞机的增压器接口，严格防止在对这些组件进行更换维护的过程中产生污染的情况；②提高对于诸如液压油等油液的纯净度检验标准，确保各种可能会加入飞机液压系统的油液符合飞机正常运行的卫生标准；③避免飞机组件在诸如拆卸、修护等维修活动中进一步损坏从而产生残渣等污染物，对于飞机液压系统维护的整个过程都要注意进行污染物防控；④经常检查是关键。要经常、仔细地检查液压油的洁度，更新油液检测、化验设备，提高检测设备的检测性能，从而实现对污染物更严格的监控；⑤清洁完污染物后进行记录以便下次检修；⑥制定关于故障设备的保养、更换的指导手册，严格按照指导手册进行预防、维护工作，确保飞机液压系统始终运行于正常状态，严格禁止违规操作，以免造成严重的飞行事故。

3.2 飞机液压柱塞泵故障分析及排除

某种飞机的液压系统选取了ZB-40作为其关键组件，该种栓塞泵总体来说性能优越，运行稳定，但随着飞行次数的不断增加，该泵逐渐进入老化期，发生故障的次数不断增加。液压泵故障的主要表现形式是其出口压力不足，从而难以使液压系统正常运行，发生故障时的主要表现为：①在液压泵使用的前期，其发生故障的几率就比较高，这也是液压泵故障早期性的体现；②随着飞机使用次数的不断增加，液压泵这一关键组件出现故障的次数呈现明显增加的趋势，称之为故障的渐进性；③液压泵发生故障的时机呈现十分明显的季节性，夏季较高，冬季相对较少；④随着液压泵维修次数的不断增加，其发生故障也更加频繁。

3.2.1 故障原因分析

通过对液压泵结构、原理和故障特点的分析，导致故障的原因主要有以下几个方面：（1）液压泵设计存在缺陷。（2）维修质量不高。（3）液压系统污染严重。（4）系统温度和压力过高。

3.2.2 液压泵故障的预防措施

（1）加强出厂检验，减少早期故障。（2）严格控制系统的污染，使液压泵在良好的环境下工作。（3）安装液压泵后，必须在泵内注满液压油才能进行工作，以防止液压泵干磨。（4）在高温季节一定要尽量缩短系统在地面工作的时间，并打开飞机有关窗口，以便于系统散热。（5）进厂大修的飞机，工厂应按进厂时所给定的保留项目给予保留。

3.3 飞机液压导管破裂故障分析及预防

飞机液压系统工作压力较高，流量脉冲大，如果飞机液压导管设计不合理，弯曲过多，会导致液压导管易破裂。近几年多次出现飞机液压导管破裂的故障，飞机液压导管破裂实际上是一种疲劳破坏，由于在液压导管上存在交变载荷的作用，通过对飞机液压导管进行受力分析可知，导管在工作中的受力形式主要表现为弯曲振动和径向振动。

3.3.1 弯曲振动引起破裂分析

导管的弯曲振动是指导管受到反复弯曲的作用。当导管本身弯曲时，如果管内流体压力脉动，也会引起导管的弯曲振动。而在液压系统中，当突然打开和关闭液压控制阀时，管路中会引起液压撞击，产生比原来大几倍的瞬间压力，它们都会引起较大的液压脉动；另外液压撞击时，油液压力要发生高频振荡，从而使导管受到高频重复的载荷作用。

3.3.2 径向振动引起破裂

分析在流体压力的作用下，导管将沿半径方向稍稍向外扩张(发生径向变形)，当油液压力周期性变化时，导管就会产生径向振动。当导管横截面为圆环形时，管壁上沿圆周方向的应力分布是均匀的，导管不易破裂；而对于横截面呈椭圆环形的导管，内部油压力将迫使导管的横截面恢复圆环形，从而在管壁曲率最大的部位(M和N的纵截面处)产生最大应力，同时该处也易产生应力集中，所以随着振动次数增加，导管就容易在该处出现疲劳裂纹。

3.3.3 维护不良引起破裂

在机务工作中，如果对导管不按要求进行修理和维护，就可能使导管产生磨损、压伤(划伤)、变形和腐蚀，而这些都会使导管损伤，在振动作用下，就可能导致导管破裂。引起导管损伤的情况主要有以下四种：（1）导管弯曲不良。（2）导管与周围机件间隙过小。（3）导管安装固定不符合要求。（4）导管的腐蚀。

3.3.4 液压导管破裂的预防

（1）提高维修人员的技术水平。（2）必要时，可考虑采用氟塑料管来代替金属导管。（3）在维护工作中，防止导管出现机械损伤；间隙要符合要求，以避免导管磨损。（4）必要时，可安装热膨胀补偿装置，以减小热应力的影响。（5）必要时，可安装合适的蓄能器或消振器，并尽量采用带缓冲装置的液压元件，减弱液压脉动，防止产生液压撞击。