某型飞机飞行着陆滑行过程中方向舵操纵系统卡滞故障分析

史跃文 温之乐 杨见山/石家庄海山实业发展总公司

1 故障现象

近年来，大修后的某型飞机在相关外场偶有发生着陆滑行过程中方向舵操纵系统卡滞故障，飞行员反映蹬不动脚蹬。飞行结束后，机务人员对系统进行检查，故障现象不复现。

着陆滑行过程中方向舵操纵系统卡滞，飞行员无法修正滑行方向，无法操纵飞机地面转弯，容易导致飞机偏离跑道及发生地面事故。

2 故障因素

2.1 操纵系统传动件故障

1）活动件被固定件卡死。

2）拉杆、摇臂损坏卡死系统。

3）操纵系统被多余物卡死。

2.2 液压系统故障

1）助力液压系统油路堵塞或气塞。

2）液压载荷机构大、中载状态转换不正常。

3）液压载荷感觉器活塞杆接头调整过长。

2.3 方向舵机故障

方向舵机不正常。

3 原因分析及故障检查与排除

3.1 活动件与固定件卡死

3.1.1 原因分析

方向舵操纵系统活动件与固定件的间隙过小，在飞行中飞机机体变形状态下，可导致活动件被卡死。另外，如果背鳍电缆敷设不规则，安装包皮后，电缆及其插头被包皮挤压而靠向活动件，将导致系统卡死。

3.1.2 故障检查

此原因引起的故障会留下摩擦与卡滞的痕迹，可通过地面检查进行确定。

1）检查方向舵操纵系统活动件与固定件的间隙，应不小于4mm。

2）检查背鳍包皮安装后是否存在挤压电缆现象。

3.1.3 故障排除

1）如果活动件与固定件的间隙不符合要求，应确定原因，进行排除。

2）如果背鳍包皮挤压电缆，应重新敷设电缆并重新安装包皮并进行验合检查。

3.2 拉杆、摇臂损坏卡死系统

3.2.1 原因分析

拉杆和摇臂的轴承损坏或脱落，将导致活动件被卡死，系统无法传动。

3.2.2 故障检查

此原因引起的故障现象不会自动消失，可通过地面检查找到故障源。

3.2.3 故障排除

更换故障轴承或更换相应的拉杆、摇臂。

3.3 操纵系统被多余物卡死

3.3.1 原因分析

操纵系统活动件的舱口内如果存在多余物，飞行中多余物会发生移位，影响传动件的运行。

3.3.2 故障检查

此原因引起的故障可通过地面检查进行确定。体积较大的多余物可通过目视检查直接发现；体积较小的多余物（如螺钉、螺母）易存留在摇臂转轴处或拉杆、摇臂的缺口内，应仔细检查。

3.3.3 故障排除

取出多余物并修复损伤机件。

3.4 助力液压系统油路气塞

3.4.1 原因分析

助力液压系统至方向舵机的管路内如果存在气体，将使液压油无法进入方向舵机而产生气塞，导致舵机无法正常工作。

3.4.2 故障检查

此故障多是因为更换方向舵机或方向舵机之前的导管时空气进入系统所致，可通过地面检查发现。

3.4.3 故障排除

在助力液压系统供压状态下，拧松舵机导管接头，放出气体。

3.5 液压载荷机构大中载状态转换不正常

3.5.1 原因分析

方向舵操纵系统液压载荷机构由液压载荷感觉器、电磁开关、工作转换电门、大气数据计算机组成，主要用于模拟不同表速状态下作用在方向舵上的气动载荷。脚蹬力的大小不但与脚蹬行程有关，还受飞行马赫数控制。飞行中在自动控制状态下，大气数据计算机感受飞行马赫数信号，通过电磁开关控制液压载荷感觉器的油路，使液压载荷感觉器处于“大载”（飞行马赫数>0.7）或“中载”（飞行马赫数<0.7）状态。

该型飞机方向舵操纵系统的脚蹬力控制设有大、中、小三种载荷。飞机着陆时，飞行马赫数<0.7，液压载荷感觉器应输出“中载”。如果这时大气数据计算机计算失误或电磁开关出现故障，液压载荷感觉器就会输出“大载”，使得脚蹬力突然增大（比“中载”大5 倍）。这时，系统并未卡滞，而是由“中载”转为了“大载”，而飞行员仍然继续用“中载”的力量操纵脚蹬，便会产生蹬不动脚蹬的感觉，造成系统卡滞的假象。

3.5.2 故障检查

首先向飞行员了解脚蹬力的详细变化情况，以确定是系统卡滞还是转为“大载”。如果确定是由“中载”转为“大载”，说明液压载荷机构发生故障，应检查以下各种载荷状态的工作和转换情况：

1）如果自动控制状态失常，而手动控制正常，则是大气数据计算机故障引起。

2）在确定Ⅰ号电磁开关处于打开位置条件下（有高压油液通过），将转换电门在大、中载两个位置间转换，若始终发出大载，则是Ⅱ号电磁开关卡在了关闭位置。

3.5.3 故障排除

确定故障源后，更换相关故障件。

3.6 液压载荷感觉器活塞杆调整过长

3.6.1 原因分析

脚蹬在中立位置时，液压载荷感觉器的两个连接点与其相连的上、下摇臂转轴成一直线。为满足此要求，液压载荷感觉器活塞杆的可调接头不能太长，否则脚蹬转过中立位置时，液压载荷感觉器的活塞将顶碰壳体上端，导致液压载荷感觉器下端摇臂产生转动死点，造成系统卡滞。

3.6.2 故障检查

1）检查液压载荷感觉器的中立状态

脚蹬在中立位置时，液压载荷感觉器的两个连接点和与其相连的上、下摇臂转轴应成一直线。

2）检查液压载荷感觉器活塞杆的外露量

大载状态并脚蹬中立位置时检查液压载荷感觉器活塞杆的外露量，应为11.5 ～13.5mm。在此数据范围内，液压载荷感觉器下端摇臂转动时不会产生死点。

3.6.3 故障排除

1）如果液压载荷感觉器的中立状态不符合固定，可通过调整其上、下摇臂的偏度来达到规定要求。

2）如果液压载荷感觉器活塞杆的外露量不符合要求，可通过调整活塞杆的可调接头来达到规定要求。

3.7 方向舵机故障

3.7.1 原因分析

方向舵操纵系统卡滞故障多由方向舵机配油柱塞卡滞造成。从方向舵机的构造和原理分析，导致配油柱塞卡滞的因素有多种（如有杂质嵌入间隙、柱塞或衬筒表面划伤等）。下面仅就导致柱塞卡滞的毛细缝粘合现象和液压侧向力作用两种情况进行分析。

1）毛细缝粘合现象

油液在柱塞的缝隙中流动时，液体中的极性分子受到金属表面的吸引，会依附在柱塞和衬筒的表面，形成固结层。时间越长，固结层越厚，直至将毛细缝完全堵塞，油液即停止流动，柱塞与衬筒粘合在一起，造成毛细缝粘合。毛细缝粘合使柱塞工作的灵活性变差，导致从静止状态推动柱塞所需的力大大增加。

2）液压侧向力作用

如果柱塞表面有凸起、柱塞轴线偏斜或有杂质粘附在柱塞上，柱塞与衬筒的间隙会变得不均匀，使油液在柱塞周围的流速不相等，导致作用在柱塞四周的压力不均衡，形成液压侧向力，将柱塞紧压在衬筒上，使两者间的摩擦力显著增大，柱塞运行困难。

在以上因素作用下，可能发生配油柱塞卡滞现象，飞机着陆接地瞬间的剧烈振动更加剧了柱塞侧向力的产生。这是方向舵操纵系统卡滞故障大多发生在飞机着陆滑行过程中的原因。

当系统压力消失后，油液停止流动，柱塞侧向力消失，卡滞现象随即解除，方向舵机工作恢复正常，方向舵操纵系统卡滞故障消失。这是飞行员通过转小载然后再转自动状态（中载）故障现象便消失的原因。有时飞行员未进行状态转换，发动机停车后经地面重新供压而故障不再重现，也是这个道理。

3.7.2 故障检查

由方向舵机内部因素引起的方向舵操纵系统卡滞故障，现象消失后故障很难再现，外场不易检查。在确定故障不是由其他原因导致之后，便可判断故障是由方向舵机短时工作异常引起。

3.7.3 故障排除

更换方向舵机，并将故障件返厂检查。

4 故障处置

迄今为止，该型飞机方向舵操纵系统卡滞故障均发生在着陆滑行过程修正航向或转弯时。故障发生后，飞行员应继续用力蹬舵，以判明是卡滞还是转大载。如果是卡滞，大多是方向舵机引起的故障，应将转换开关扳至手动（小载）位置，然后再扳至自动位置，方向舵机会自动恢复正常工作，系统卡滞现象将消失。如果是转大载，则是液压载荷机构出现了故障，应将转换开关扳至手动位置，实行小载应急操纵。

5 技术改进

以下措施均针对外场维护工作而提出，这些措施工厂修理工艺已有明确固定，应严格按要求执行。

1）修理与维护中，注意检查方向舵操纵系统活动件与固定件的间隙应符合规定要求，检查背鳍包皮安装后不应挤压电缆。

2）拆装拉杆和摇臂时，应避免碰撞轴承，避免强行装配。铰点螺栓安装时，应用手指的力量推进到位，严禁使用金属锤敲打螺栓。铰点螺栓不应拧的太紧。使用中应定期涂抹润滑脂对轴承进行防护。

3）有操纵系统活动件的舱口内严禁存有多余物。

4）在更换方向舵机或方向舵机之前的导管时应避免气体进入系统和机件内。导管断开后应及时用堵头堵上。方向舵机储存期间内部应注满液压油，安装时尽量避免油液流出。

5）方向舵操纵系统出现卡滞故障后，应向飞行员详细了解到底是脚蹬力增大还是系统卡死无法操纵，从而确定故障是否由液压载荷机构大、中载状态转换不正常引起。

6）飞机出厂前，工厂已对液压载荷感觉器的中立状态和液压载荷感觉器活塞杆的外露量进行了调整，外场不应轻易改动。如果更换了调整片效应机构或液压载荷感觉器以及与之相关的摇臂，便应对其进行重新检查并调整至符合规定要求。

7）维护中按规定清洗油滤，注意保持油液清洁，避免杂质进入系统，防止舵机的配油柱塞发生卡滞现象。