庞巴迪CRJ200型飞机襟翼故障分析总结

2020-10-09李世林袁海环罗文东

甘肃科技 2020年16期

关键词：作动筒排故襟翼

李世林，袁海环，罗文东

(1.华夏航空教育科技产业有限公司，重庆400120；2.上海飞机客户服务有限公司，上海 200241；3.重庆航天职业技术学院，重庆 400120)

1 CRJ2OO型飞机襟翼控制原理

襟翼系统由安装在左右大翼后缘铰链连接的内外侧双襟翼板构成（如图1所示），主要控制部件有：襟翼操纵杆、襟翼电子控制组件（FECU）、动力驱动装置（PDU）、襟翼作动筒、刹车位置传感器组件（BPSU）等。

图1 襟翼系统控制原理图

襟翼操纵杆机械操作两个五位多触点的旋转开关，每一个位置提供离散信号给FECU的两个通道。FECU根据来自襟翼操纵杆和来自BPSU的位置数据指令操纵系统，襟翼操纵杆和BPSU向FECU发送信号，然后FECU发出正确指令来操作PDU，当襟翼控制杆选择到一个位置后，FECU向马达提供电源以操纵系统，同时解除PDU和BPSU刹车。当达到选择的襟翼角度后，襟翼被PDU锁在该位置并且BPSU刹车。

PDU包括连个电动马达和刹车位置，一个汇总齿轮组件、减速传动装置、滑动离合器、扭矩限制器。每个马达包括瞬态抑制器、过热传感器和电动机械刹车装置。PDU有一个双输出轴，与左右两侧挠性驱动轴相连，挠性轴将扭矩从PDU传向每一个襟翼作动筒、BPSU。8个襟翼作动筒被安装在襟翼后缘，每块襟翼有两个作动筒，每个作动筒具有单级螺纹的球形螺帽和螺杆。内、外侧襟翼上安装有两个不同的齿轮减速器来同步襟翼运动[1-3]。

BPSCU安装在驱动系统的外尾部，作为PDU刹车的备份，并提供位置信号给FECU，用于位置监视、不对称、超速、低速、旋转方向和无指令偏转等保护功能。另外，庞巴迪为防止外侧襟翼某个襟翼作动器卡组导致襟翼变形，加装偏斜探测系统（SDS），当外侧襟翼的两个扭转探测传感器探测到扭转差值超过2°时，关闭PDU电源。

2 襟翼故障卡阻分析

襟翼卡阻是襟翼系统故障的最常见故障，引起襟翼卡阻的部件和系统有：BPSU、FECU、PDU、SDS系统，还有作动器、软轴等冷冻和机械卡阻。襟翼卡阻是由于FECU探测到PDU的马达驱动电流超过临界值而停止襟翼驱动导致。监控算法分为两类：（1）软卡阻监控，电流超过 12.6A 并持续 1.4s；（2）硬卡阻监控，瞬时电流超过26A。

2.1 机械卡阻

机械卡阻属于软卡阻，通过发生在空中收放襟翼过程中，受气动载荷的影响，与飞行速度、飞行姿态有一定关系，往往卡在大角度。可能原因为襟翼作动器磨损卡滞、软轴内有过多的油脂、软轴扭曲损伤、PDU齿轮盒损伤、内部卡滞和锁死。

此类故障现象为进近放襟翼时，卡阻在襟翼大角度，且故障发生在夏季，地面可以复位，而且几次排故后地面测试不出来，试飞后故障可能重现。故障多以作动器卡阻、异响、球形螺帽轴侧向间隙超标以及齿轮盒漏油等表现形式呈现，并伴随有BPSU和PDU在长期大力矩工作环境下出现性能衰减，这些都是典型的机械卡阻案例。

2.2 冷冻卡阻

冷冻卡阻属于硬卡阻，通常发生在飞机巡航一段时间进近放襟翼时，由于襟翼传动系统中进入水分或者软轴内有过多的油脂，当环境温度低于冰点，油水凝滞，襟翼软轴传动系统内部传动力矩增大超过PDU马达驱动力矩，使得襟翼无法放出直接卡在0位。

此类故障多发生在冬季，出现在行进过程中，襟翼卡在0度，地面可以复位，无法再现故障。对于类似襟翼卡阻故障，在FECU内若有BPSU故障、襟翼卡阻、大电流等故障信息，不要急于更换BPSU，应该做襟翼作动筒冷冻试验，判定故障源后再酌情更换。庞巴迪对新的襟翼作动筒进行升级，提高了封严性能，在作动筒壳体与接头处加装垫片，提高作动筒保险孔的防水性能。

2.3 BPSU性能不稳定

在排除襟翼由于机械或冷冻卡阻后，BPSU性能的不稳定也是造成故障的原因。在进行襟翼收放过程中，右侧BPSU刹车功能在进行收放过程中有时部分起作用，其使得BPSU机械作动力矩有时较大，使得PDU右侧负载过大，襟翼在空中收放需要较大的作动力矩故有卡阻现象，在地面襟翼进行收放相对作动力矩较小故不至于出现襟翼卡阻只表现为作动慢。FECU检测到左右作动力矩不一致，可能是PDU故障或BPSU故障或其他原因引起的机械卡阻，由于FECU检测BPSU的功能主要是检测其线圈通断，和开锁等功能，部分失效是无法检测的，故在FECU上进行测试BPSU能通过[4]。在地面排故过程中，因多次收放襟翼，后来BPSU故障加重，一直处于刹车状态无法解锁，使得襟翼无法收放，这时FECU也就检测到了BPSU故障。BPSU故障时，多次收放襟翼，因BPSU作动力矩较大造成PDU相对负载过大，因其襟翼作动力矩在手册规定范围内，而不至于使得FECU保护功能起作用停止作动襟翼，但是对PDU隐性损伤较大。

3 襟翼卡阻排故经验总结

在襟翼卡阻排故是要结合故障现象和FIM来排除故障。如果地面可以再现故障，此时可能引起卡阻的故障件有：FECU，PDU，BPSU。配合故障信息和代码进行更换来隔离故障。

如果地面无法再现故障，这时需要区分开机械卡阻和冷冻卡阻，如果从故障现象判断出是机械卡阻，按以下步骤排故：收放襟翼，听襟翼作动器是否有异响，更换异响作动器；收放襟翼，摸襟翼作动器球形螺帽是否异常发热，更换异常作动器；上下晃动襟翼，检查球形螺帽是否有轴向和侧向间隙，更换有间隙作动器；检查襟翼作动是否渗漏，更换渗漏作动器；人工摇上襟翼，检查襟翼作动器上止动点，不在下图范围内，则需调校至范围内；人工再摇至0位（回转10圈）进行力矩测试，超标更换相应侧作动器。

如从故障现象上判断为冷冻卡阻，按以下步骤排故：拆下所有软轴检查是否有水分，如发现有做软轴气压测试，更换未通过测试和发现腐蚀的软轴；取出软轴芯，检查其是否有水、腐蚀或扭转痕迹，如有则更换软轴。如发现过多油脂，重新做软轴勤务。将软轴重新装回，手转软轴，转不动则更换该软轴、手摇故障侧襟翼，判断力矩是否在标准范围内，检查故障侧襟翼软轴内部是否有水分，如果有则做软轴压力测试，视情更换软轴或重新清洁润滑软轴，将故障侧作动器冷冻测试检查是否在标准范围内，更换超标作动器。