机轮刹车系统异物的预防与控制

陈世章

摘 要：机轮刹车系统是飞机的重要设备之一，在飞机降落和地面滑跑过程中发挥着最关键的作用之一，对飞机的安全影响巨大，保证机轮刹车系统能安全可靠地工作是刹车系统维护、修理工作的重要内容之一。异物进入刹车系统使飞机的重大安全隐患，排除异物会大大增加机务工作量;防止异物进入刹车系统是维护与修理工作必须重视的环节，本文结合某小型飞机的机轮刹车组件的维护和修理实际工作和其它刹车组件修理的实际，探讨飞机刹车防止异物的预防与控制。

关键词：异物;泄漏;间隙

一、刹车系统的介绍

尽管全电刹车系统已成为主流发展方向时，但绝大多数飞机仍以液压刹车系统为主，其中这些飞机中，低速飞机主要采用单独的液压刹车系统，而高速的飞机则还备有高压气源，当刹车系统液压失效时，由高压气体推动刹车活塞实现机轮刹车。机轮刹车系统是飞机刹车系统的重要环节，本文即研究的就是利用以液压为主气压为备用的机轮刹车系统（以下简称刹车系统）。

该型刹车组件为多圆盘式金属刹车（如图1），包括控制系统和刹车机轮两部分。其中活塞总承和换向活门属于刹车控制系统，压力盘、扭力盘和热部件属于刹车机轮部分。控制系统由油室、活塞、放气活门（堵塞）、调节刹车片间隙的调节弹簧组件及可液气转换的换向活门组成。热部件由铆接在压力盘和扭力盘上的摩擦片、三个动片和两静片组成。为便于保证热部件因磨损过量而发生事故，刹车机轮安装有磨损指示销。

这种小型刹车组件具有以下特点：

（1）尺寸小，相对重量大。金属刹车组件有与同尺寸的碳刹车组件更大的重量，组件直径大约30cm，厚15cm左右，但整个刹车组件的重量为20多公斤。

（2）内部管路细，仅1.5mm左右。换向活门内的油路更小。细小的管路容易沉积杂质，存在故障不易被发现。

（3）结构复杂而紧凑。由于刹车组件尺寸小，但需要实现的各项功能部分不能比大型剎车组件少，因此其结构复杂，很多零件尺寸小，有的螺杆的细至2-3mm，零件的安装孔尺寸也很小。

（4）刹车效率高。组件具有比单盘刹车组件多大的刹车油室、更多活塞和更多的刹车摩擦面积（刹车面数量等于两位动盘数量）;刹车间隙调节器（由弹簧、调节销、调节管）在松刹车时由弹簧的回复力拉开压力盘避免了因刹车片相互挤压而导致额外磨损。

（5）刹车组件为金属刹车组件，使用过程中，因高温和摩擦动片上的磨料容易脱落，从而使有效摩擦面积减小。

当实施刹车时，刹车压力油（高压气体）推动换向活门内的滑阀封住气路端（液压端）同时油液（气体）进入油室，克服间隙调节器内调节弹簧的回复力（由压力盘带动调节器内的调节销组件使调节弹簧压缩），并推出活塞，通过其上的隔热块使压力盘向外运动，从而压力盘、扭力盘和交互配置的动盘和静盘都沿轴向相互挤压，产生的摩擦力矩使飞机制动。松刹车时，来自活塞的压力消失，刹车片压力亦消失，这时在调节弹簧的回复力作用下使刹车油液从油压力盘向内运动（由弹簧带动调节器内的调节销组件使压力盘向内运动），从而使动、静片脱离。

二、异物的分类与异物损伤

异物又称外来物，是指混入原料或产品里除对象物品以外的物质。对于刹车系统而言，刹车系统异物是指不属于刹车系统但进入的物质或因素。研究刹车系统异物不仅需要把整个组件看成一个对象，更需要把每个部位分来当作一个小系统来研究（如油路的入口、某一个接合面），任何不属于系统的物质都是异物。

异物具有隐蔽性。异物尺寸细小、较为分散，在绝对大多数情况下异物总是在不经意间被带入系统，容易被忽视和忘记，夹杂在原材料中的异物往往可能被误认为正常而被忽略。

异物损伤是指任何由异物引起的损伤，这种损伤既有物理上损伤或经济上的损失，也有产品性能的减弱甚至丧失。统计表明异物损伤已成为飞机的不安全事故的主要形式之一。每年因为异物造成的飞机不同程度的损伤的事件不胜枚举，有的甚至是致命的。异物预物控制正在成为各级作业人员的面临的重要课题。

相对于其它开放的系统（如发动机动力装置和副翼），刹车系统相对封闭，但刹车系统防止异物进入的工作仍然不能被忽视。由于组件尺寸小结构相对复杂，异物进入容易会被遮掩而难于发现;特别是在修理工作中，工作的环节多，内容复杂，人员复杂，异物进入的机会也会增加。根据墨非定律，尽管一切存在的隐患，不管可能性多小，最终都将演变为灾难，刹车系统亦是如此。

三、刹车系统异物的来源

刹车系统的异物是不属于细化的刹车系统，从人机料法环的每一方面都存在进入系统的可能。刹车组件修有多个步骤：分解组装、褪喷漆、清洗、无损检测、液压测试，结尾包装等，整个修理过程所用工具较多;工作场所的环境数量多。异物主要有如下情形：

（1）不属于系统，在修理工程中通过缝隙进入的异物。如系统修理褪漆时，无论是化学方法还是喷砂方法褪漆原料会通过堵盖间隙进入油室内通道并沉积下来;掉入油脂的在弹簧润滑被粘到了弹簧上的硬物等。这些异物独立存在，通过清洗的方法可以去除。

（2）环境中夹杂在原料中或空气中，由于工具缺陷或保护措施不到位，在生产过程中被带入的异物。如喷漆时，夹杂在油漆或空气中的灰尘或颗粒物因堵塞缺陷或没堵好，粘到密封圈安装槽/面的漆层（如图2）。

（3）被污染的油液进入系统，清洗用的油液或压缩空气混入的杂质，这类异物不易清除需要更换部分或全部油液才能去除，有的（比如漆层）还需要使用其它工具彻底地消除被忽略而存在。

（4）零配件损伤或零件未被清洁干净而存在的异物。使用中的零件有时会因某种原因损伤，损伤的产物没有消失而继续存在于零件上（如图3）。一些残留在可用零件上的异物在修理过程中未清理干净而继续存在。

（5）化学反应产生的异物。刹车系统是相对密闭的系统，油液基本没有多少消耗，常期未进行更换，但油液与其中的氧会发生氧化反应，从而产生沉积物）。

（6）工具和环境不洁而被带入系统的杂质。如使用的工具因带有磁性带来的外来物遗留在了刹车组件上。

（7）其它异物。飞机上的刹车组件暴露在大气中，高速运动的机轮会扬起地面杂质和空气中的微粒，这些杂质会沉积在刹车组件上，当沉积数量达到一定的程度，就会影响了刹车组件的功能，如活塞密封圈槽。

四、异物对刹车组件的影响

异物对刹车组件的影响主要分为对控制系统的影响和对刹车机轮的影响。

影响控制系统主要是影响刹车组件密封性和影响压力建立。对刹车机轮的影响主要指对刹车摩擦效率的影响。

（1）对密封性的影响。油室、活塞、活门组件、堵头（堵盖）和密封圈是建立密封的必要零件。它们自身状况和结合面是容易发生密封故障的地方。沉积在控制系统内部通道内的杂质和结合面上过多的漆层和存在杂质，使接合面缺陷或密封圈损伤，使密封圈的自补偿无法保证结合面的密封，致使加压过程油气渗漏，无法建压。

（2）对摩擦效率的影响。停留在摩擦面的异物往往会影响摩擦效率。未被清除或清除不尽的液压油或其它油液使摩擦面摩擦系统降低，摩擦面上大面积的坚硬物使磨料磨损不均匀，而其脱落使摩擦面平面度降低，致使有效摩擦面积减少。

（3）对调节间隙的影响。进入调节器的杂质影响调节弹簧的弹力，弹簧不能足够伸长和缩短，将会严重地影响刹车的性能。

（4）致使零件提前失效。摩擦面上的异物导致摩擦不均匀，从而使热部件寿命大大减少。

五、刹车系统异物的预防和控制

飞机故障中由异物引起的占很大比例，预防和控制异物成为各级维护修理人员和管理者必须正视的问题，根据墨菲定律，人工料法环五个方面着手，其中对人员的要求属于重中之重，因为人员的责任意识在很大程度上可以弥补其方面的不足。

（1）要求每个从事工作的人员需要有全局意识和整体安全意识，充分的意识到个人的工作对全局的影响，生产修理单位就时要求每个工作人员要求不是集中在某个或几个环节，而是贯穿着全部过程。

经培训的修理人员应对系统的每个部件的功能和构成有清楚的认识。充分了解零件与零件的配合关系，懂得评估异物对系统重大影响。

要有服务意识。工作人员应有充分服务意识。生产修理过程中，每项工作需要认真精细的完成外，也需要意识到本次工作总是对上一项工作和下一项工作服务的。这一步做好的，会减輕以下步骤的工作量，提高生产效率，减少降低产品质量的风险，如无损检测对零件彻底清洗，可防止因异物的存在造成无损检测结果不准确。喷漆前清洗的工作，会很大程度上地避免漆层脱落而进入系统。

维护修理人员有充足的理由预估异物可能对系统巨大影响。工作者必须预估异物可能造成的最坏影响，才能树立强烈的安全意识和个人责任意识。例如，工作者保持工具和个人防护物的完好清洁意识到损伤的工具会损伤刹车组件，而损伤的脱落物卡于组件的某处，可能会导致刹车失效。沾满油脂的手套更容易沾上异物，异物在工作中可能进入控制系统，造成运动卡阻和零件损坏。

（2）工厂和管理胡责任和义务需要提供良好的环境、合适工装夹具，必要的培训和提示信息以及需求人员来满足工作的需要，而不能仅仅从规章制度上对工作人员提出修理要求。因为这此条件不满足，而修理人员的会因过大工作量而无意识地松懈个人的安全意识并安全漏洞，况且异物本身存在着小而易被忽略的特点。例如：修理过程会用到吹气工具，而清洁用的压缩空气管路内脱落的杂质可能会进入系统，工厂应自动配备有终端过滤装置吹气装置，而这不应该单纯的工作人员来提出。

（3）防止和控制异物，必须严格执行维修手册和工艺的修理标准，这是防止异物的基本要求。异物的防止须从每环节入手，因为环节多，有的看似不重要，但往往就是漏洞的入口。例如结尾和包装过程，堵盖杂质往往被工作者忽略，因为大家都会认为堵盖不会有问题，但过紧的拧紧而导致其内的橡胶被密封接头的刃形部分切断，切下部分遗留在系统中，成为导致系统不能密封垫和堵塞管路的罪魁祸首。包装过程进入异物最容易被忽略，但此类事件确有发生，因为包装者会沉得包装不会产生异物，而安装者通常会觉得新开封的零件是被确认完好的，取之可用，从而忽略异物被滞留在刹车组件上。

六、结语

总之，异物预防和控制是机轮刹车系统的修理环节，是影响系统安全的重要环节，是维护人员和修理人员及管理人员必须重视的问题。

参考文献：

[1]CESSN525飞机维护手册.2019.

[2]任仁良.维修基本技能.清华大学出版社，2010.

[3]杜俊敏.人为因素与飞行安全.北航大出版社.

[4]唐海军，谢立明.机场外来物的防范管理.中国民航出版社，2014.

[5]李原.墨非定律.中国华侨出版社，2018.

[6]陆望龙.教你成为一流液压维修工.化学工业出版，2013.