PA-44-180飞机起落架系统原理及典型故障分析

2021-12-24李自山

科技信息·学术版 2021年3期

李自山

摘要：简要介绍了PA-44-180飞机起落架系统各个分系统的工作原理，起落架系统典型故障和故障分析排除方法，为类似故障排除提供了参考，并对起落架系统日常维护提出了建议。

关键词：起落架，原理，故障，分析

0引言

起落架系统承担着飞机停放、滑行、起飞和降落过程中支撑飞机的作用，是飞机上重要的系统之一，其性能的好坏直接影响着飞行安全。随着PA-44-180飞机逐渐进入老龄化状态，起落架系统故障逐渐增多，洛阳分院发生多起起落架空中不能正常收放、减震器渗漏、停留刹车失效等事件，飞行安全受到威胁，飞行训练受到严重影响。

1起落架系统工作原理

（1）收放原理

该型飞机起落架收放由可正反转的电动液压泵产生压力完成。扳动起落架手柄至放下位，继电器控制液压泵电机正转，使放下液压管路压力增加，作动筒的作动杆伸长，带动起落架放下;扳动起落架手柄至收上位，液压泵电机反转，收上液压管路压力增加，作动杆缩回，起落架收上。

当起落架放下且所有下位锁锁钩均进入锁定位时，每个锁钩上的电门都驱动一个常闭电路的开关，点亮三个绿色信号灯，同时关断液压泵工作电路。当起落架开始收上且下位锁锁钩脱开时，起落架不安全信号灯亮，直至起落架完全收上且所有收上极限电门作动它们的常开电路，红色不安全信号灯熄灭。

飞机起落架不能正常放下时，拉出应急放手柄，可以打开应急放活门，沟通起落架收上和放下管路，起落架靠重力和辅助弹簧放下。

（2）减震原理

PA-44-180飞机前起落架和主起落架均采用油气式减震支柱，减震支柱主要由内筒、外筒、限流管和密封圈等组成。飞机着陆时，减震支柱压缩，内筒向外筒插入，限流管向内筒底部插入，内外筒之间的氮气被压缩吸收能量，同时油液从限流管底部小孔流动，将部分能量转化为油液的热能，压缩行程结束后，压缩气体膨胀，支柱伸长，限流管相对内筒向上移动，油液通过限流管底部的小孔流动，将部分能量转化为油液的热能，支柱反复压缩和伸长，就消耗了飞机着陆时的大部分能量。

（3）停留刹车原理

未施加刹车时：弹簧7呈压缩状态，其恢复力将凸轮轴3保持在左极限位，壳体1右端面上的定位销2.1穿过凸轮轴3操纵摇臂上的定位孔，使凸轮轴不能转动;弹簧11呈压缩状态，其恢复力将使柱塞顶针向上运动关闭油路，但凸轮轴3限制了柱塞頂针向上运动，使柱塞活门保持在打开位，刹车油可以自由通过刹车活门。

设置停留刹车：踩踏脚蹬，给刹车系统建立压力，由于凸轮轴3直径不同，刹车油推动凸轮轴3向摇臂一侧移动，使摇臂脱开活门壳体1上的定位销2.1，此时拉动驾驶舱的停留刹车手柄，手柄通过钢索拉动摇臂，凸轮轴3旋转，柱塞顶针10在弹簧11的恢复力作用下向上运动，关闭停留刹车油路，从而将刹车系统中的压力锁定。

解除停留刹车：踩踏脚蹬，此时前推停留刹车手柄，手柄通过钢索推动摇臂，使凸轮轴3旋转，凸轮轴3带动柱塞顶针克服弹簧11作用力向下运动，刹车油路沟通。松开脚蹬，油液压力消失，凸轮轴3在弹簧7的恢复力下回到左极限位，壳体1右端面上的定位销2.1穿过凸轮轴3操纵摇臂上的定位孔，凸轮轴不能转动。

2典型故障分析

（1）收放故障

某架飞机在飞行训练时，机组发现起落架放不下，红色起落架位置不安全信号灯与黄色液压泵工作监控灯都不亮，且未听到起落架系统工作声音，检查断路器均在按入状态，发电机工作正常，多次操纵起落架手柄至放下位起落架均无反应，最后尝试采取较大机动飞行动作后正常放下起落架。

从起落架收放电路图（图2）能够看出，起落架手柄在放下位时，电流从汇流条经过液压泵控制断路器（CB320），起落架放下触点2和1（S313），放下继电器线圈（K302），最后经起落架下位锁电门（S102，S402，S202）接地;放下继电器线圈（K302）通电后，其触点闭合，另一路电流从汇流条经过液压泵电源断路器（CB321）和放下继电器触点，流向液压泵。根据机组描述的现象（液压泵监控灯不亮和未听到起落架系统工作声音），可以判断故障发生时液压泵未工作。因此详细检查了液压泵断路器、起落架收放开关、连接导线和液压泵本体，并地面通电进行了多次收放实验，但未能重现故障。和机组再次沟通后发现，当天在训练科目中多次收放起落架，最终确定故障原因为：飞行过程中频繁收放起落架，引起液压泵温度急剧升高，液压泵电机内部热保护断路器断开，液压泵电机停止工作。

（2）接耳裂纹

在PA-44-180飞机定检和技术状态检查过程中，发现4起前起落架支柱壳体在可折撑杆接耳处出现裂纹故障。对端面分析发现裂纹性质为沿晶裂纹，产生原因为受到了较大的冲击应力。

（3）停留刹车故障

某架飞机执行本场G1000差异改装训练，因前一飞行日进行了停留刹车故障排除工作，该机在正式投入训练前需地面测试停留刹车性能。机组开车后在地面检查停留刹车和飞机刹车系统正常。飞机起飞时，机组感觉飞机的滑跑距离稍长，后在空中试刹车正常（踩脚蹬无僵硬现象）。着陆后机组发现飞机带刹车，马上保持好方向并报告，飞机在跑道上停止。机组尝试重新复位停留刹车时，停留刹车手柄脱出，马上报告原地关车。机务人员检查发现该机停留刹车操纵钢索断裂。

检查发现操纵钢索在与停留刹车活门摇臂连接处断裂;钢索断口部分颜色深，部分颜色浅;钢索弯曲部位与转动接头有损伤;停留刹车活门壳体和摇臂正常。手动操纵停留刹车活门摇臂，设置停留刹车，人工推飞机，机轮未发生转动;手动操纵停留刹车活门摇臂，解除停留刹车，人工推飞机，机轮转动灵活。手动操纵停留刹车活门摇臂，解除停留刹车，飞行人员试滑未发现带刹车现象;手动操纵停留刹车活门摇臂，设置停留刹车，发动机大车转速下刹车保持良好。手动操纵停留刹车活门摇臂，解除停留刹车，连续踩刹车后，停留刹车活门转轴向设置停留刹车方向转动。

最终确定故障原因为：飞机未处于有效刹车状態下解除停留刹车，造成停留刹车钢索受力，进而疲劳断裂，钢索断裂后踩刹车，由于设计原因，停留刹车活门转轴向设置停留刹车方向转动，从而造成滑行带刹车。

（4）起落架弹簧挂钩

某架飞机定检时发现，左主起落架下位锁弹簧的下部挂钩支架断裂，弹簧下部固定失效。失效原因为疲劳断裂，与飞机使用时间和起落架收放次数有关。

（5）前起落架下位锁偏心衬套螺杆

某架飞机定检时，维修人员发现该机前起落架下位锁处异常，进一步检查发现前起落架下位锁偏心衬套螺杆已断裂，螺杆头部及偏心衬套已脱落，螺杆剩余部分在托板螺帽内。螺杆松动与前起落架下位锁锁钩进出偏心衬套时，施加到偏心衬套上的旋转力矩有关;螺杆断裂是因其承受飞行起落的疲劳载荷。

3维护注意事项

（1）尽量避免连续多次收放起落架，研究该型飞机起落架收放间隔要求，并针对起落架系统液压泵热保护失效模式制定有效的应急处置方法。如对起落架进行了拆装，应进行几次人工收放起落架，检查起落架组件没有卡阻现象。

（2）在减震支柱的维护和修理过程中，要注意检查支柱壳体、上下侧撑杆和连接处应无裂纹、弯曲或错位，检查内筒镜面应无损伤，镜面高度符合标准，密封处无漏油痕迹。

（3）制定PA-44-180飞机停留刹车系统相关机件的安装工作标准和维护检查标准，飞行机务人员操作停留刹车手柄时，须在飞机处于有效的刹车状态下进行。任何状态下连续使用飞机刹车后，要检查停留刹车手柄是否在所需的设定位。若偏离时可以通过上述操作进行重新设定。

（3）增加前起落架辅助放下弹簧和主起落架下位锁弹簧的检查要求，清洁前起落架弹簧上下部挂点，检查挂点应无裂纹。拆下主起落架下位锁弹簧，清洁并检查弹簧上、下部挂点挂钩支架应无裂纹、腐蚀和变形异常。

4总结

（1）起落架系统部件故障受操作影响较大，加强和飞行人员沟通，能有效预防故障的发生。如发生重着陆等情况，应及时对起落架进行特情检查。