某型飞机机轮与轮舱导管干涉原因分析及解决办法

张旭 杨鹏

摘要：本文介绍了某型飞机飞行后机轮与导管相干涉的问题。当主起机轮未安装到位时，飞机在滑跑过程中机轮绕轴旋转的同时沿轴向产生摆动，其运动轨迹展开到平面为一条周期性S形曲线。假定机轮直径1100mm，未安装到位的机轮摆动角度的极限值为2.13°，此时机轮轮缘处在轴方向的摆动幅度达20.46mm；通常情况下，原机上位锁导管与机轮内侧之间间隙不小于50mm，但新制导管一般比原机导管长。当两种情况同时发生时，机轮轮胎内边缘与导管就出现相互干涉，长时间磨损可能导致机轮爆胎、导管破裂，从而影响飞机安全。

关键词：起落架；机轮；摆动；导管；干涉

Keywords：landing gear；wheel；swing；conduit；interference

1 机轮摆振与导管干涉

起落架属于飞机的起飞着陆装置，其功用是保证飞机的起飞滑跑、着陆滑行，并吸收着陆及地面运动时产生的撞击和跳动能量。在飞机着陆滑跑过程时，从机轮触地开始，机轮与地面之间出现复杂的交变载荷激励[1]。当机轮安装不到位时，机轮在转动过程中会发生摆动，飞机在滑跑前进方向上就产生交变的摆动，会在跑道上留下一条S形曲线，这种摇摆作用的运动叫做机轮摆振[2，3]。机轮产生摆振时，起落架会出现剧烈振动，导致机体产生强烈抖动，严重时可能导致起落架和机体的结构损坏[4]。

目前，大多数飞机起落架为前三点式，主起落架轮舱内除了有能容纳主起落架的空间外，还有供起落架作动的液压导管，这些导管分布于轮舱内侧或前端。当起落架收起后，部分导管位于主起落架机轮中间。导管与起落架之间应保持足够间隙，但当轮舱导管偏长以及机轮摆动时，轮舱内导管与机轮之间会出现相互干涉现象。本文对这种故障现象进行分析，并通过试验复现了故障。

2 故障分析

某型飞机飞行后检查，发现右主起落架后轮组外侧轮胎内边缘存在环形磨痕，如图1a）所示，进一步检查发现右主起落架轮舱内一段上位锁导管有磨损痕迹，导管外表面局部漆层已脱落，如图1b）所示。

图1中的导管是主起落架上位锁开锁导管，当起落架方向系统供压后，液压油从液压系统通过该导管进入上位锁中使上位锁开锁。该导管位于主起落架轮舱前端正中间位置，凸起端朝向外侧，材料为20#钢。当主起落架收起后，导管恰好处于主起落架后轮组机轮之间，通常情况下该导管凸起端距机轮轮胎距离不小于50mm。

图1中的机轮为主起落架机轮，固定于主起落架小车架两侧，用于支撑飞机，供飞机在地面起飞、着陆、滑行与制动。

2.1 原因分析

飞机滑跑起飞后，机轮仍处于转动过程中，主起落架收起后，随着小车架翻转进入轮舱，上位锁导管正好处于主起落架后轮组之间。由于上位锁外侧导管为上次大修时新制导管，新导管比原机导管长，在导管定型时，凸起顶点比原机导管更靠近外侧机轮。在设计之初该导管与收起状态下的起落架机轮支架间隙较大，因此更换新导管无其他影响，但在飞机飞行一定小时数后进行外场维护时，机务人员对主起落架机轮进行了更换，安装机轮时机轮未安装到位。飞机滑跑过程中，机轮一边绕轴转动，一边沿轴向摆动。飞机离地后，由于机轮依靠惯性仍处于边转动边摆动的运动状态，造成起落架收起后原本处于后轮组之间的上位锁导管与机轮产生了周期性摩擦，从而造成图1所示故障的发生。

该机轮未安装到位的原因是惯性传感器齿轮与机轮内部配合齿未啮合，如图2所示。

机轮内部与惯性传感器配合的齿轮齿厚为8mm，安装机轮时，机轮内部配合齿并未进入惯性传感器两齿之间（见图2），用花螺母将机轮固定后经过滑跑飞行，机轮与惯性传感器发生相对转动。当机轮内部配合齿进入惯性传感器两齿之间，机轮沿轴向存在8mm的轴向活动空间。机轮齿轮外径为215mm，机轮平面偏转极限角度达2.13°，轮缘在水平位移幅值为20.46mm，如图3所示。

2.2 风险分析

机轮摆振的危害：机轮的摆振运动增大了机轮所受的交变应力，对起落架造成疲劳损伤，缩短寿命，严重时可能导致起落架损坏，甚至机毁人亡。

机轮爆胎的危害：机轮与导管相磨导致机轮边缘出现一条环状磨损区域，该处轮胎壁厚变薄。当轮胎厚度达到安全极限后，飞机着陆时主起机轮后轮组先与地面接触，接触瞬间后轮组轮胎压激增，极有可能发生爆胎，使飞机失稳冲出跑道，造成不可估量的损伤。

导管磨损的危害：轮胎为橡胶件，导管为20#钢，单轮胎与导管相磨，磨损部位是同一位置，长期磨损导致导管该位置处壁厚变薄，液压系统工作时，导管内压力突增，极有可能导致导管磨损部位破裂，液压系统压力骤失，液压系统无法正常工作，严重时危害飞机安全。

3 预防措施

3.1 导管检查

检查轮舱内导管外觀，轮舱导管是否有均匀漆层保护，导管漆层是否有磨损脱落；检查机轮磨损情况，定期检查轮胎非着陆点处的非正常磨损。

3.2 机轮安装检查

检查机轮安装是否到位，顶起飞机，当主起落架机轮离地后，用力晃动轮胎，如轮胎出现较大晃动即晃动幅度超过1mm时，应重新对该机轮进行安装调试。

3.3 起落架收放检查

主起落架收起后，检查机轮与轮舱内导管之间的间隙。在起落架系统收放过程中对该处间隙进行重点检查。

参考文献

[1]蔡佳圻.飞机起落架摆振动力学分析及其非线性问题研究[D].南京：南京航空航天大学，2015.

[2] M John. An Investigation of Landing Gear Shimmy：Tirre Models，Tire Test Methodlogies，Analysis and Parameter Studies [R]. SAE Technical Papers，1999.

[3]周进雄，诸德培.飞机机轮参数摆振稳定性及其若干影响因素[J].振动与冲击，1998，17（4）：26-29.

[4] E Staff. Landing Gear Topped List of Aircraft Systems Involved in Accidents During 35-Year Period [Z]. 1994-12.