飞机滑行偏转液压控制组件故障分析

杨 政

（成都华太航空科技股份有限公司，四川成都 611700）

0 引言

液压控制组件（6GC）是飞机前轮转弯的主要控制机件，在机轮滑行过程中如果操作不当，飞机将超出跑道造成事故，所以必须保证该机件处于正常工作状态，以满足飞控要求，防止其出现超出极限偏置（零偏）情况。当飞行员操作滑行时，如果超出正常滑行偏置，但超零偏电流不大，可以通过方向舵配平弥补，以实现正常滑行，安全落地后需尽快送修。零偏电流存在一个合理的区间值，在合理范围内的零偏电流是可以允许的，但超出允许范围后将可能影响滑行安全，需要送修。本文围绕零偏电流展开研究，对控制口压力和流量的影响、装机后作动关系等深入分析。

1 工作原理

液压控制组件（6GC）是飞机前轮转弯的控制机件（图1）。据不完全统计，送修的液压控制组件中70%以上是“滑行偏置”原因所导致的。

图1 液压控制原理

6GC 做为控制转弯的主要机件，主要由伺服阀组件、伺服阀组件的LVDT、壳体组件、旁通阀、补偿器组件等构成（电磁组件属选装，本文中没有电磁阀配置）。该机件有4 个油口，分别是供油口A、控制口B、控制口C、回油口D。

通过A 口供压，压力为3000 psi（1 psi≈6895 Pa），进入壳体后到伺服阀组件内：①伺服阀不通电或零偏电流内±0.16 mA 时，控制口B 压力等于控制口C 压力（压力平衡）；②伺服阀通+8 mA 时，控制口B 压力＞控制口C 压力（极限压力）；③伺服阀通-8 mA 时，控制口B 压力＜控制口C 压力（极限压力）。

由于补偿器原因，D 口内腔保持约100 psi 压力，目的让两个控制口始终保持有余压状态，防止空气进入壳体内，避免无效作动。控制口上方两个节流孔限流最大流量约2 gpm（1 gpm=3.785 L/min）。

旁通阀的主要作用是：当B 口超压工作时导通B 和C 两口，实现两口直通压力，有效卸压，防止零件过载损坏。

LVDT 的主要功能是对伺服阀内腔平衡臂下方的阀芯位置进行跟踪，控制B、C 口的压力，还对电流大小和方向进行反馈。理想的输出信号是零点对称的，而零点实际是一个区间值，与电流成正比例变化，但与液压力大小无关。当超过零偏电流之后，压力将保持不变（极限压力），所以LVDT 输出信号仅与通压后的电流大小和方向有关。

2 零偏电流

2.1 压力—电流曲线

以滑行右偏故障为例。A 口供压、D 口接流量计后回油箱，分别选用最短的管路连接控制口B、C 到压力表1、表2，关断流量计两端阀门，以便减少延迟影响电信号的响应采集。

电流控制选用三角波、频率0.004 Hz、波峰16 mA、偏置-8 mA、时间250 s（0.064 mA/s）。X 轴为电流信号，±8 mA；Y1 轴为C 口压力表1 信号，0～3000 psi；Y2 轴为B 口压力表2 信号，0～3000 psi。

A 口供压3000 psi，电流调至-8 mA 后运行程序，按上述参数自动采集X、Y1、Y2 信号，绘制压力—电流曲线：-8 mA 时，C 口压力3000 psi，B 口压力124 psi；+1 mA 时出现压力平衡点1，B 口、C 口压力均为600 psi；+8 mA 时，B 口压力3000 psi，C 口压力136 psi；+0 mA 时出现压力平衡点2，B 口、C 口压力均为1500 psi（图2a））。

图2 压力—电流曲线

按主手册CMM32-57-10 要求，两平衡点值相减的绝对值小于0.32 mA 为合格（滞后电流），而实测值为1 mA，判定为不合格机件。同时，按伺服阀子部件手册CMM32-50-02 要求，两平衡点值代数和除以2小于±0.16 mA 为合格（零偏电流），而实测值为+0.5 mA，判定为不合格机件。由于来件故障是向“右偏”，所以+0.5 mA 为该机件的“右偏”零偏电流值。

从图2 中可直观看出，“右偏”故障时零偏在X 座标0 mA 右侧为正值，测试还发现“左偏”故障时零偏在X 座标0 mA 左侧为负值，通过此现象可更便于后续排故工作的展开。

调整合格后，为了更精准地观察零偏电流，将X座标从±8 mA 调整为±0.5 mA、电流控制选用三角波、频率0.004 Hz、波峰1 mA、偏置-0.5 mA、时间250 s（0.004 mA/s）。X 轴为电流信号，±0.5 mA；Y1 轴为C口压力表1 信号，0～3000 psi；Y2 轴为B 口压力表2信号，0～3000 psi。

绘制调整合格的压力—电流曲线：-0.5 mA 时，C口压力3000 psi，B 口压力124 psi；+0.08 mA 时出现压力平衡点1，B 口、C 口压力均为1400 psi；+0.5 mA时，B 口压力3000 psi，C 口压力136 psi；-0.02 mA 时出现压力平衡点2，B 口、C 口压力均为1300 psi（图2b））。

计算可得滞后电流为0.1 mA、零偏电流为+0.05 mA，均满足手册要求，可正常稳定使用。

2.2 流量—电流曲线

以送修故障“机组反应前轮左偏”为例，对流量—电流曲线进行论述。打开流量计两端阀门，让B、C 口接通，电流控制选用三角波、频率0.004 Hz、波峰16 mA、偏置-8 mA、时间250 s（0.064 mA/s）。X 轴为电流信号，±8 mA，Y1 轴为流量计信号。

A 口供压3000 psi，电流调至-8 mA 后运行程序，按上述参数自动采集X、Y1 信号并绘图：-8 mA 时，C口压力大于B 口压力，流量方向为从C→B，最大流量2.1 gpm；-0.5 mA 时出现零流量点1（最低点），因C 口压力等于B 口压力，流量为0；+8 mA 时，B口压力大于C 口压力，流量方向从B→C，最大流量2.1 gpm；-1.2 mA时出现零流量点2（最低点），B 口压力等于C 口压力，流量为0。送修故障是“左偏”，接合上述压力—电流曲线进行分析，可知-0.85 mA为该机件的“左偏”参考零偏电流值。与从压力—电流曲线得出的结论一致，“左偏”时电流在X 轴左侧。

按伺服阀子部件手册CMM32-50-02，最大流量可以达到6.24～7.61 gpm。但整机安装后由于受节流孔限流约束，所以一般不以被限流的流量来计算零偏电流，只是作为参考来验证压力曲线的稳定性，同时观察压力和流量对于零偏方向是否一致。

伺服阀组件是根据磁场和电流大小，通过平衡臂、针孔喷嘴等来实现控制压力的，调好零偏后再以流量曲线冲击若干次，尽量模拟飞行过程中的流量，并使电气元件长时间运行后，再绘制压力曲线。此时，机件的各项参数最接近装机使用时的性能（如发热、电阻值、磁场、振动等）。如果压力曲线稳定且合格，则调整完成；如果压力曲线或流量曲线异常，或存在零偏不稳定等问题，则重新调整，直到调整合格为止。所以，维修工作最后是以压力曲线零偏来确认偏置故障是否消除的。

3 作动关系

维修合格的机件装机连接到轮向柱，并控制机轮转向，连接管路为A 口供压、B 口接作动筒左侧、C 口接作动筒右侧、D 口回油箱。

以滑行右偏故障为例，当出现“右偏”故障时零偏在X 座标0 mA 右侧，为正值，且超出零偏电流合格范围±0.16 mA。当飞行员供最大允许工作电流+0.16 mA时，机轮没有在+0.16 mA 电流修正后往左转向，而是继续往右转。+0.16 mA 时，C 口压力3000 psi，B 口压力124 psi（图3a））。此时作动筒保持左位不动，齿条带动转向柱顺时针转动不变，即出现机轮右转向保持不变或始终右偏故障，属于不正常滑行状态“滑行右偏”。

图3 压力—电流曲线修正

正常情况下，在+0.08 mA 后作动筒由于两端压力不相等，将不再保持左位不动，而逐渐开始往右移动，使齿条带动转向柱逆时针转动，机轮左转向。在+0.08 mA前，C 口压力大于B 口压力，作动筒齿条会向左移动，带动转向柱顺时针转动，机轮右转向在+0.08 mA 后，B口压力大于C 口压力，作动筒齿条会向右移动，带动转向柱逆时针转动，机轮左转向（图3b））。

而故障案例中，直到+0.16 mA 还没有达到转向电流，飞行员需要继续加大修正电流并辅助方向舵来配平，直到机轮向左转且达到正常可控方向后才停止加大修正，并在这样的超修正状态下工作，保持正常滑行直到安全着路。此时，飞控集成系统和机组就会反应报故“滑行右偏”，相关机件需尽快送修。

4 结束语

随着我国民用航空业的不断进步和科技的发展，飞机已成为常见的交通工具。为了实现安全可靠的飞行，维修人员需要完全理解CMM 手册中每个子部件的功能，还要清楚该功能在整机上体现情况，并结合AMM、IPC 手册等资料查询装机后的作动关系，通过总结经验，不断提高维修质量和自身技术水平，以满足现代飞机部件维修需求。