直升机驾驶舱门锁故障分析

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333000）

1 故障现象

直升机驾驶舱门锁在使用过程中出现了如下两类故障：

1）跳位故障：舱门锁每个锁点有两个锁紧位置，有的舱门锁在飞行时从正常锁紧位自动弹到另一个锁紧位置；

2）脱开故障：舱门三个锁点中的一个在飞行时偶有脱开现象，产生响声；

2 机构原理

2.1 基本组成

直升机驾驶舱门锁闭机构分为三个部分，如图1所示。

1）内外锁盘：开门操作的机构，包含防止误操作的保险机构；

2）抽拉钢索组件：共3组，功能是将把手的操作运动分别传递至3个执行机构；

3）锁盒组件：共3个，是锁紧功能的执行机构。

图1 锁闭机构组成示意

2.2 开启和锁紧原理

锁闭机构锁紧过程如图2所示。关闭舱门时，安装在舱门上的锁盒（2）随舱门一起运动，锁盒内部的棘轮（3）与固定安装在座舱骨架上的锁环（1）发生碰撞，在惯性力的作用下棘轮（3）克服扭簧力开始旋转，棘爪（4）在扭簧的作用下随着棘轮的运动而运动；舱门到达关闭位置时锁盒不再运动，棘爪将棘轮限制在锁紧位置，舱门在飞行中的侧向载荷由3个棘爪传递给3个锁环，实现锁紧舱门的功能。

开启舱门和锁闭机构时，先打开保险装置，拉动内把手或外把手，把手机构拉动抽拉钢索（5），将拉力传递至锁盒中的棘爪（见图2），释放对棘轮的限制，从而释放对舱门的约束，实现开锁，随即棘轮在扭簧的作用下旋转复位，舱门开启。

图2 锁紧过程示意

3 故障分析

“跳位故障”和“脱开故障”有着相同的故障机理，连续发生两次“跳位故障”即产生“脱开故障”。

3.1 “跳位故障”机理分析

从锁闭机构的锁紧和开启工作原理可以看出，锁闭机构跳位的直接原因是棘爪在外力作用下产生了旋转运动，运动行程超出棘爪对棘轮的限位行程后导致棘轮跳位。棘爪产生旋转运动的条件是作用在棘爪上的外力大于棘爪的限位扭簧力。作用棘爪上的外力来源有两个方面：1）飞行员操作把手时抽拉钢索传来的拉力；2）抽拉钢索上的惯性和振动载荷传递至棘爪。飞行中，在排除了飞行员操作的原因外，抽拉钢索产生的拉力只能来自惯性和振动载荷。

综合分析，“跳位故障”的原因是：

1）抽拉钢索组件中钢索套管在把手一端未固定，导致钢索套管的惯性力传递至抽拉钢索。如图3所示，抽拉钢索组件中钢索套管在把手一端未固定，而是由抽拉钢索张紧，采用套接方式插在导向件中，钢索套管在惯性力的作用下会直接传递至抽拉钢索。

图3 钢索套管在把手一端的连接方式

2）抽拉钢索组件安装时缺少固定点，在惯性和振动载荷作用下钢索组件自由甩动位移大，尤其是前舱门的后锁点，钢索组件长度长（约2000mm）、质量较大，自由运动时会产生大于棘爪扭簧力的惯性载荷。

3）抽拉钢索在把手一端装配调整困难，导致钢索容易产生预拉力和预行程。

3.2 “脱开故障”机理分析

“脱开故障”与“跳位故障”机理相同，连续发生两次“跳位故障”即产生“脱开故障”。发生“脱开故障”时，舱门在气动载荷的作用下发生振动，锁点处产生碰撞声响。

4 问题复现

在地面进行定性的单因素模拟试验，分别考察以上故障原因，手动甩动钢索组件，“跳位故障”和“脱开故障”均能复现。

5 改进措施

针对两种故障产生的原因，提出了如下综合性改进措施：

1）钢索套管两端均采用固定连接，避免钢索套管的惯性和振动载荷传递至抽拉钢索。

2）较长的钢索套管中部增加约束固定点，避免钢索组件在飞行中产生自由运动。具体措施是：对于前舱门后锁点抽拉钢索组件增加3个固定约束点，通过尼龙扎带将钢索组件固定在舱门骨架上。

3）改进抽拉钢索的端头固定形式，改善装配调整难度，从设计上避免因装配原因产生的抽拉钢索预拉力和预行程。

6 结论

采取了本文的改进措施后，驾驶舱门锁闭机构未发生跳位、脱开故障，说明故障定位准确，机理分析正确，改进措施有效。