某型飞机座舱供气单向活门杆脱落原因及预防浅析

孙建华 任永锋

摘要：通过分析军用飞机座舱供气单向活门杆脱落产生原因以及危害，并探讨了防止座舱供气单向活门杆脱落的技术施工方案，建立一套可有效防止座舱供气单向活门杆脱落的施工工艺，保障飞机飞行安全。

关键词：飞机;座舱供气单向活门;脱落;冲涨工具

飞机座舱空气调节系统是在飞机飞行中不断向座舱内输入新鲜的增压空气，并自动调节座舱内的压力和温度，以适应飞行员生理需要，增强驾驶舒适性，提高战斗力。座舱空气调节系统由空气分配器、空气散热器、涡轮冷却器、冷热单向活门等附件组成。在供气过程中当发动机停车或压缩器至该活门之间的导管损坏时，某单向活门可以防止座舱内的空气倒流。这种单向活门的弹簧张力很小，如果活门杆上积有尘土或者锈蚀，活门通常会卡滞在打开位置;如果活门杆与活门座脱落，将使座舱空气倒流，座舱温度过低，不能满足飞行员生理需要。

1故障现象

某飞机大修厂试飞站在试飞某型军用双座舱教练机时，飞行员反映座舱温度调节不正常，具体是手控温控调节器调节的温度值与实际飞机座舱温度不一致，相差比较大，手动调节至最大值，但实际座舱温度未达到标准规定最大值，且飞行员反映座舱空气温度过低，脸部和手部皮肤发凉。该故障在某型军用双座舱教练机上多次出现，部队进厂大修飞机也同样出现此类故障。

2温度不正常原因分析

分析座舱空气调节系统其构造与工作原理可知，温度不正常通常包括以下几个原因。

1）座舱盖气密带不密封。

2）座舱内与外界相连接的活门，如增压安全活门、调节活门等产品出现故障。

3）热气管道漏气。

4）感温器以及调温转换电门工作不正常。

5）冷、热气管道附件供气不正常，如空气分配器等附件故障。

试飞站相关人员根据实践经验初步分析结果进行检查，具体操作如下。

1）检查座舱盖气密性，检查结果正常。

2）检查供气管道连接部位是否存在应力造成漏气，检查结果正常。

3）拆除增压安全活门、调节活门送产品修理单位检查，检查结果正常。

4）拆除空气分配器，送产品修理单位进行检查电机是否工作正常，检查结果正常。

5）拆除感温器以及调温转换电门送产品修理单位进行检查是否工作正常，检查结果正常。

进一步分析座舱空气调节系统原理图，在整个系统中唯一未检查两管道对接中的单向活门，拆除后发现该单项活门的导向杆与活门座脱开。单向活门中导向杆与活门座松动造成脱开，导致座舱温度调节不正常。

更换新品单向活门装机，但地面开车几分钟后，座舱温度调节故障重现。

3进一步故障原因调查与分析

调查该单向活门进厂情况，经了解进厂飞机该型号教练机上所装该单向活门中导向杆与活门座脱开较多，该型号非教练机上所装该单向活门中导向杆与活门座没有脱开现象。经过数据统计该型号教练机上所装该单向活门中导向杆与活门座脱开率达到80%以上，且全都是热管路上所装的单向活门。

根据该型号教练机单舱和双舱改装、单向活门位置分析可知：

1）该型双舱飞机是在该型单舱飞机上改装的。

2）单舱飞机座舱体积小，座舱空气调节系统向座舱供气频率小。

3）单向活门在管路中安装在冷、热汇合后管路上，如图1所示。

4）双舱飞机座舱体积大，座舱空气调节系统热气管路向座舱供气频率高，该单向活门在管路中安装在冷、热单独管路上，如图2所示。

5）该单向活门中导向杆与活门座脱开大都在冬季，并且在双舱飞机上。由于冬季座舱温度需调节较高温度，为了维持某一额定温度，该活门使用频率高。

4单向活门中导向杆与活门座脱落原因

1）该型双座舱教练机改装后单向活门安装位置产生变化;单舱飞机是将单向活门装在冷、热气体混合供气管路上。而双舱飞机是将单向活门各自安装在冷、热供气管路上，这样安装在热气管路上的该单向活门工作温度高，活门座感受温度高，因此活门座热膨胀高，活门座与导向杆之间的过盈配合就会随温度变化而变化。

2）冬季飞机座舱温度改变频率高、座舱所需温度较高。

3）从该产品设计图上可知：该单向活门中导向杆是不锈钢制的，而活门座是铜制表面镀锌。两种材料在同一温度下，热导率不一样，铜的热导率比较好、膨胀大，而钢热膨胀小，因此在使用中会减小过盈量。

4）导向杆与活门座过盈配合量为：0.015～0.04mm，过盈量下限过小。过盈量在下限的单向活门产品装在该型号双舱飞机上，而且装在热供气管路上。

5防止活门杆脱落的工艺方法

该单向活门（见图3）装在双舱教练机上，出现导向杆与活门座脱落时，原解决该故障方法步骤如下：

1）分解该单向活门产品。

2）该单向活门中导向杆过盈配合头部进行按图纸尺寸镀铬。

3）导向杆镀铬后与活门座装配。

4）弹簧报废换新（工艺规程规定：分解产品必换弹簧）。

5）导向杆与活门座装配后打斜孔，加装固定销保险。

5.1原防止活門杆脱落工艺方法缺点

1）未经设计部门同意改变设计，增加了风险。

2）产品交付前，产品质量不可控制（出现脱落后，返修内场按图3加工）。

3）产品返修率高。

4）通过实际使用后发现这种固定形式也存在使用过程中保险销被剪切，出现多余物，而且在整个管道中查找被剪切掉的保险丝很困难。

5.2防止单向活门导向杆脱落的新工艺方法一

1）按大修工艺规程修理时，活门打开力值合格;活门气密性试验合格，可以不分解。经统计进厂飞机该单向活门产品约85%以上不分解，约15%产品因活门打开力值或者活门气密性试验不合格才分解。

2）考虑能否通过产品构造不进行分解，对所有交付产品增加一道工序来防止其导向杆与活门座脱落故障。导向杆是空心轴，可否利用空心轴构造来增加防止脱落工序思路，利用涨拉工具对其空心导向杆进行涨拉。

3）通过专业设计工装工程技术人员了解，由于该单向活门导向杆内径为φ4，孔径过小，涨拉工具属于组合件，由于被涨零件孔经小，无法加工制作专用工装。

4）进一步思考，试做线性冲涨工具，通过改变导向杆与活门座固定部位孔内径，大面积改变实现困难，冲涨力值过大，不易操作。试图采用小力值改变环形线型形变以防止导向杆与活门座脱落故障，工装示意图如图4所示。

5）冲涨工作原理图如图5所示。

6）测试实际配合间隙拉脱力，见表1。

7）提高产品可靠性应使冲涨后拉脱力大于240N。

8）测试实际配合间隙为0.015mm的冲涨力值数据（见表2）。

9）通过试验可知，为提高活门杆与活门连结的可靠性，应选冲涨力值为400～470N。根据表2可选择450N冲涨力值，以预防活门杆与活门座脱落。

5.3防止单向活门导向杆脱落的新工艺方法二

该单向活门中导向杆与活门座是两种材质，虽然导向杆是空心轴，但材质是钢制的;活门座是铜制的。通过车床卡盘固定导向轴，通过车床刀架固定滚压工具，对活门座外端部挤压，给定合理的进刀量，对其进行收口预紧。具体步骤如下：

1）分解该单向活门（弹簧报废换新）。

2）按过盈配合要求装配单向活门的活门座与导向杆。

3）按图6方法对其装配后的活门组合件进行收口预紧。

4）最后组合装配。

5.4导向杆与活门座脱落工艺新方法使用分析

通过两种新方法可以有效预防飞机座舱单向活门杆脱落故障，保障飞行安全，但两种预防导向轴与活门座脱落各有优缺点。

新方法一：

1）通过冲涨防止导向杆与活门座脱落，产品可以不分解。

2）降低产品返修，提高产品质量。

3）工装小，操作要求高。

4）适合大修厂修理产品和排故。

新方法二：

1）通過收口预紧，提高产品可靠性。

2）适合产品制造时增加防脱落工序。

3）大修厂修理或排故时，应分解产品。

通过两种方法对比，新方法一适合修理产品、产品排故时增加预防;新方法二适合产品制造时增加预防。

6结论

通过对该故障的学习和分析，在不断的摸索和试验验证中，找出了解决此类故障的简单预防措施，通过一系列的试验和采集数据，最终得到合理的冲涨力值和收口预紧参数，实践应用是检验该方法的唯一办法，通过装机开车验证数架飞机，并没有发生该单向活门中导向杆和活门座脱开故障，解决了该故障的发生。现累计解决预防飞机架次30余架。导向杆和活门座属于两体过盈连接成一体，通过以上两种方法只能大大降低该故障的发生，保证飞机飞行安全。

参考文献

[1]某型强击教练机构造说明书[Z].2008.

[2]某型强击机构造说明书[Z].1993.