某型飞机空中座舱失密故障分析

王焕林 李振贺 李鹏

摘要：某型飞机飞行中报出“座舱高度超过8km”告警信息，故障信息显示“座舱失密”。通过对座舱密封系统进行原理分析，结合地面检查结果定位故障部件，并对故障件进行分解检查和试验，明确了故障的根本原因，制定了相应的维修措施。

关键词：座舱；失密；告警；气密开关；联接锁

Keywords：cockpit；breakdown；alarm；air switch；connecting lock

飞机座舱的密封性为非绝对气密，飞行过程中通过增压空气持续供给，可以保证座舱压力按照既定规律进行控制调节。在高空中一旦发生座舱失密，将会危机飞行员人身安全，属于严重的事故症候。

1 故障现象

某飞机高空飞行，飞机气压高度8km左右时报出“座舱高度超过8km”信号，故障信息显示“座舱失密”，随后飞机气压高度降下降至7.5km时，“座舱高度超过8km”信号消失，此告警信号持续时间约1min。着陆后飞行员反映，告警出现时未感觉明显异常，氧气指示器座舱余压为0，后舱飞行员描述返航过程中该参数全程均为0。初步判断整个飞行过程中座舱无余压。

查看飞参数据，结果如下：飞机于14：04：11起飞，最大爬升率21m/ s；在14：11：32高度为8260m时（此时发动机N2转速96%，油门杆位置113，马赫数0.8）报出“座舱高度超过8km”信号，PFL显示“座舱失密”；飞机继续冲至最大高度8587m后迅速下降（最大下降率70m/s），在14：12：45降低氣压高度为7544时（此时发动机N2转速83%～84%，油门杆位置33～34，马赫数0.8）“座舱高度超过8km”信号消失，此报警持续时间1min13s，并且前后舱备用氧相继接通和断开。之后飞机下降高度至3km，保持一段平飞后继续下降高度直至返航着陆。全程的飞参数据表明，氧气系统只在“座舱高度超过8km”报警过程转换为备用氧工作，其余状态均为机载制氧。

2 座舱盖系统相关机构工作原理

座舱盖气密系统的功用是保证座舱盖关闭锁定后密封座舱，座舱盖解锁后解除座舱密封。当座舱盖上锁后，气密开关接通。由座舱盖冷气系统氮气瓶提供的氮气，首先经过减压器组件二次减压，经过前座舱操纵台上的应急解除气密开关到达位于座舱盖联接锁上的气密开关，再经过位于座舱盖和座舱盖联接锁分离面间的气密断接器，到达座舱盖上气密软管，使座舱密封。座舱盖开锁后，气密开关关闭，将座舱盖气密软管中的氮气放掉，解除座舱密封。

座舱盖联接锁通过后支臂与座舱下加强板的交点固定，前端的壳体与座舱盖连接，由作动筒提供开启和关闭的动力，通过两侧拉杆调整联接锁的轴线，保证其与机身相协调。座舱盖开启时，首先联接锁开锁，联接锁整体向后移动，待腰型槽前端与安装轴顶死、联接锁壳体无法继续向后移动时，联接锁开锁，使其向上转动，带动座舱盖实现开盖。座舱盖关闭过程与开启过程相反，联接锁上锁时，弓嘴梁与扇形件产生瞬间的过盈配合，作动筒继续收缩，弓嘴梁与扇形件继续下沉，直至扇形件后端与摇臂端面贴合，此时联接锁达到最大挠度。

3 故障排查

根据故障现象，结合座舱盖系统原理，梳理出可能导致座舱失密问题的因素，包括座舱结构、座舱压力调节系统及座舱盖气密系统密封性等，并形成如图1所示的故障树。

3.1 飞行后检查

检查座舱盖开闭锁正常，冷气系统压力正常，气密软管外观完好，气压操纵开关能自动回中立位置，应急解除气密开关位置正确，飞行中舱盖锁锁闭正常。因此排除底事件C2、C4、C6、C11。

3.2 机体结构间隙及外观检查

检查舱盖及座舱结构外观正常，各机构间间隙正常，座舱盖周边密封剂未脱落或开胶，座舱压力调节器开关位置正确，排气活门、安全活门正常。因此排除底事件A1和C1。

3.3 座舱压力调节器检查

将座舱压力调节器置于“接通”位置，检查内部气动转换部件工作正常，检查飞机动静压系统气密性正常。因此排除底事件B1和B3。

3.3 座舱气密系统检查

1）气密管路连接情况检查

座舱内连接管路无异常；气密软管充气后，减压器组件出口到气密开关的管路接头无漏气现象；拆开座舱盖后，发现气密断接器上的气密胶圈存在磨损。因此，排除底事件C3，确定存在底事件C7问题。

2）座舱排气活门工作性能检查

将座舱压力调节器放置“检查”位置，检查发现左侧座舱盖气密软管与下加强板对接处的一字槽螺栓的槽口有漏气现象。因此，排除底事件B2（排气活门故障），确定存在底事件A2。但出现了飞行时相似的故障现象，座舱内出现失密现象，且出现“随着座舱增压，气密软管压力下降”的现象，说明气密软管的压力不足是导致座舱空中失密的直接原因。

3）座舱气密性检查

第一次气密试验出现“随着座舱增加，气密软管压力下降”的现象，但气密软管压力只下降到0.13MPa，没有出现座舱失密情况。由于气密试验能够满足要求，因此排除底事件A2。

更换断接器密封胶圈后进行第二次气密试验，气密软管压力受座舱压力影响发生变化的现象依然存在。因此排除底事件C7。

在酒精箱气压软管接口处接上压力表，安装好座舱盖，检查气密软管压力仍为0.16MPa，软管处测得减压器出口压力为0.194MPa。此时，氮气瓶压力从13MPa降至11MPa。因此排除底事件C5。

将座舱压力调节器开关置于“断开”位置，气密软管压力初始值0.16MPa，在座舱盖关闭后，增大气密开关控制行程，进行第三次座舱气密试验。随着座舱增压，气密软管的压力保持不变，说明气密开关安全行程对于气密软管压力下降有直接影响。进一步检查气密开关安全行程为1.7mm，不符合2.5±0.3mm的要求。

上述试验说明底事件C9是飞机座舱空中失密的主要原因。

4）其他验证工作

检查作动筒剩余行程为2.4mm，大于图纸要求的0.5～2mm，说明作动筒收回到位。因此排除底事件C10。

气密开关分解后检查，指标满足出厂要求，外观完好。因此排除底事件C8。

4 问题定位及机理分析

通过上述排查，除底事件C9外，其余故障树中的底事件均可以排除。通过试验验证，底事件C9（即气密开关安全行程不够）是造成飞机座舱空中失密的主要原因，故障现象能够复现。

气密开关位于座舱盖联接锁上。座舱盖联接锁上锁后，由弓嘴梁压制摇臂，摇臂另一端压缩气密开关的接头（见图2），因此气密开关的安全行程受联接锁弓嘴梁位置影响很大。

4.1 联接锁的检查情况

对座舱盖联接锁机上状态进行检查。

1）航向左侧联接锁扇形件与摇臂之间存在约0.5mm间隙（见图3），说明上锁后联接锁产生的挠度不够，即气密开关安全行程不够。

2）拆除舱盖后，检查发现联接锁航向右侧拉杆与螺母的标线未对齐，左侧拉杆螺母已松动（见图3），且螺母无涂漆安装的痕迹，不符合装配工艺要求。

3）拆除联接锁后，发现固定联接锁的交点衬套端面有磨损（见图4），说明联接锁运动时轴线发生偏移，左外侧衬套磨损与左侧拉杆变长导致的现象一致。

分解座舱盖联接锁后发现：左侧后支臂腰型槽侧端面与联接锁安装交点衬套磨损严重，右侧无此问题；左侧拉杆出现松动问题，拉杆长度可能变长；左侧弓嘴梁与扇形件最大间隙1.3mm，右侧弓嘴梁与扇形件最大间隙0.75mm；两侧弓嘴梁与扇形件接触面均有磨损情况，左侧比右侧严重；两侧扇形摇臂的衬套均松动；两侧滑块的小轴均有磨损。4.2 原因分析

根据上述检查结果，发现联接锁在机上状态有些偏斜，其运动和受力情况均有异常。联接锁在厂内装配工装上检查时，除部分交点位置和弓嘴梁出现磨损和衬套松动问题外，交点位置、尺寸等均符合工装定位要求。由此判定联接锁的初始状态符合工艺要求，后续出现变化的只有拉杆长度。为此进行以下两个试验。

1）验证扇形件和摇臂间隙对气密开关行程的影响。试验证明，随着扇形件和摇臂贴合面间隙的增大，气密开关的行程明显减少，当间隙达到0.5mm时，气密开关行程的影响约为0.7mm，与机上反映出来的现象相吻合。

2）两侧拉杆长度不协调对联接锁上锁状态的影响。随着右侧拉杆的调长，左侧联接锁扇形件与摇臂的间隙逐渐变大，说明联接锁左侧挠度值没有达到最大值，气密开关的压入量逐渐变小，即气密开关的安全行程不断减小。测量的变化量基本一致，将拉杆调长1圈时，压入量变化值约为0.9mm。试验证明，在联接锁两侧拉杆长度不协调的情况下，会影响联接锁的上锁状态，同时也会影响气密开关的安全行程。

4.3 故障机理

上述分析和试验结果表明，由于装配时未按要求给保险螺母涂底漆，在飞行振动环境下飞机的保险螺母出现松动，使单侧拉杆的长度出现变化，导致两侧拉杆长度不协调，引起上锁状态单侧弓嘴梁下沉不到位（即上锁挠度未达到极限），影响了气密开关的安全行程。在此状态下，座舱盖联接锁长期使用，造成摇臂转筒、弓嘴梁、扇形件、交点衬套变形和磨损，加重了联接锁上气密开关行程的不稳定性。在气密开关安全行程不符合要求的情况下，座舱增压时，气密软管压力下降，导致空中座舱失密。

5 采取的措施

针对故障产生的原因，建议采取以下措施：

1）对该飞机座舱盖锁机构相关损伤、变形的零组件和橡胶件进行更换，更换后恢复安装，保证气密开关的安全行程满足2.5±0.3mm。

2）举一反三，对同系列型号其他飞机进行普查。对联接锁拉杆接头没有涂漆安装的保险螺母进行涂漆安装；无法按设计要求拆卸联接锁拉杆接头涂漆的，应对舱盖联接锁拉杆上的紧固螺母涂敷SL2240螺纹锁固用密封胶并锁紧；对于拉杆长度已产生变化的，对联接锁重新调整安装，并檢查气密开关安全行程应满足2.5±0.3mm。

3）后续使用维护中，应结合定检周期适时开展专项扩大检查工作，确保对联接锁机构采取的措施有效。

作者简介

王焕林，工程师，主要从事军用飞机武器及救生系统机务维修保障工作。

李振贺，工程师，主要从事军用飞机武器及救生系统机务维修保障工作。

李鹏，工程师，主要从事军用飞机武器及救生系统机务维修保障工作。