通用飞机膜盒式气压高度表原理及常见故障分析

陈兰英

（中国民用航空飞行学院，四川 广汉 618307）

引言

飞机用于测量高度的航空仪表种类较多，其中较为常用的包括集成气压传感器高度表、膜盒式气压高度表、无线电雷达高度表、声波高度表、激光测量高度表和GPS高度表等[1]。对于通用飞机及运动型小型飞机，膜盒式气压高度表由于可靠性高、功耗低和造价低等优势应用较为广泛，对于保障飞行安全起到了非常重要作用。膜盒式气压高度表又可分为机械式仪表和电气式仪表，前者将膜盒组件伸缩变形量通过机械传导方式带动指针转动指示高度或者高度变量，后者将膜盒组件伸缩变形量通过电气方式转换为电量进行高度指示。机械式膜盒气压高度表不需要与电气系统进行交联，结构简单可靠性更高，可作为应急备用仪表，因而在通航中普遍装载，同时也带来大量定检及维修需求。本文在介绍机械式膜盒气压高度表的基本工作原理基础上，对某型高度表经常遇到的故障了进行分析与介绍，可以为同类高度表维修提供参考借鉴。

1 基本工作原理及结构

机械式膜盒气压高度表的基本原理如图1所示。高度表由机械传动机构、真空膜盒、静压导管和指示部件等部分组成。其中真空膜盒是气压高度表的敏感元件，安装在表壳内，用于感受大气压力变化，并通过伸缩膨胀产生位移方式输出大气压力变化；机械传动机构一般由曲柄连杆和齿轮传动机构组成，用来放大膜盒的位移；静压导管和表壳相连，用于获得大气静压。当飞机飞行到一定高度，一定的大气静压力通过静压导管引入并作用在真空膜盒上，膜盒外的压力发生变化，膜盒膨胀或收缩，产生相应的位移并通过机械传动机构进行传导，带动安装在传动齿轮末端的指针指示出实时高度[2，3]。

图1 气压高度表基本原理

2 常见故障检修

某型气压高度表如图2所示，是装载于国内航校主训练机型cessna172飞机的气压高度表，通过对大量该气压高度表进行的故障检修后，可以将其主要故障分为3类：膜盒故障，传动机构故障，指示机构故障。

图2 气压高度表的结构

2.1 膜盒故障

膜盒式气压高度表的核心是真空膜盒，真空膜盒通常由铜膜经过特殊焊接封装工艺制成可以伸缩膨胀的真空腔体，是重要的敏感元件。在维修过程中处理膜盒安装、拆解时要格外注意，不能让膜盒受到碰撞及挤压造成变形与损伤。真空膜盒在维修过程中发现膜盒有出现不密封，明显变形时不能对其进行修复后使用，必须更换新的膜盒。在安装膜盒时要注意膜盒在表壳中的安装位置及间隙，间隙过大容易造成膜盒在飞行过程中抖动过大，降低使用寿命，间隙太小容易对膜盒造成挤压造成变形或损伤，同时表壳内要做到清洁，紧固件必须安装到位，防止在使用过程中外来物或紧固件脱落在表壳中造成膜盒损伤。

2.2 传动机构故障

气压高度表传动机构的灵活度决定了高度表指示的准确性。在修理中我们发现高度表的故障现象主要表现为误差大，指示迟滞等，而这些故障多由传动机构引起。因此对传动机构的检修首先需要检查传动齿轮是否完善，齿轮的齿尖有无磨损，甚至于齿轮有无缺齿。齿轮和齿尖如有不完善，就要对其进行更换。其次，要对传动齿轮的轴孔即宝石眼[4，5]进行检查，宝石眼很小，通常需要借助放大镜或显微镜对其进行观察，检查宝石眼有无裂纹，缺口或其它损伤，如果有，需要对其进行更换。

2.3 指示机构故障

指示机构包括刻度盘、指针和指针轴等。从外观上需要检查表盘和指针的白漆是否褪色或脱落，如果有且影响视觉效果，就要对其重新涂漆。对指针和指针轴的检修主要集中在看其是否弯曲变形，如果有，就要进行调整或更换。

3 测试

气压高度表性能是否完善，主要从以下几个方面进行检测[6]：第一个，对刻度误差的检测：要求在各高度测试点，输入一定的真空气压值，观察高度表在各高度点的指示误差满足规定值（误差值由不同气压高度表的精度决定）。第二个，对密封性的检测：气压高度表的密封性决定了高度指示的准确性。通常测试需要在高度18 000英尺处保存1 min，观察高度的变化值。此变化值不能超出规定的值，超出即视为漏气，漏气则需要对相应的气路进行检查，找出漏气点并进行补漏。第三个，对位置误差的检测：转动高度表，观察各个位置的误差是否小于规定值。第四个，对后效应误差的检测：气压高度表的核心是膜盒，从膜盒的变形到高度的指示有一定的滞后，通常检测在高度回零5 min后，观察指示值与初始值之差应在规定范围内，以确保膜盒的工作是正常的。第五个，其他误差的检测：包括摩擦误差，迟滞误差等。在修理中，我们通常根据不同型号的气压高度表的具体性能要求而对其进行检测修理。确保气压高度表能在飞行中提供更为精准的高度信息。

4 结语

气压高度表是通用飞机上的一款简单而实用的高度指示器。它具有很多的优点：在飞行的任何高度上均可以进行测量，不受地形地貌的限制；无需地球表面或其他的陆基装置的配合，且具有可靠性高、体积小和重量轻等优势。通用飞机上大量地使用这种使用成本相对低廉的高度表。本文研究的气压高度表的内部结构和修理方法，可为通用航空飞机其型号的气压高度表及类似膜盒仪表的修理提供重要的参考。