張 清

（中國(guó)人民解放軍第5720工廠,安徽蕪湖 241007）

創(chuàng)新技術(shù)在某型飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)修理上的應(yīng)用

張 清

（中國(guó)人民解放軍第5720工廠,安徽蕪湖 241007）

通過分析某型飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)修理中創(chuàng)新技術(shù)的案例,梳理飛機(jī)修理技術(shù)創(chuàng)新的思考角度和應(yīng)用方法。

創(chuàng)新技術(shù);飛機(jī)修理

某型飛機(jī)充分運(yùn)用翼身融合技術(shù)和主動(dòng)控制技術(shù)改變飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,在設(shè)計(jì)之初就綜合考慮飛行控制技術(shù)對(duì)飛機(jī)的影響。采用電傳操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ),極大地方便了主動(dòng)控制功能的應(yīng)用。

某型飛機(jī)飛行控制系統(tǒng),包括航行駕駛系統(tǒng)和駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)兩大部分。航行駕駛系統(tǒng)包括自動(dòng)控制系統(tǒng)、電傳操縱系統(tǒng)和機(jī)械操縱系統(tǒng);駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)包括速度-高度綜合信息系統(tǒng)、慣導(dǎo)分系統(tǒng)、近距導(dǎo)航分系統(tǒng)、導(dǎo)航計(jì)算機(jī),各系統(tǒng)之間交聯(lián)信號(hào)復(fù)雜,同時(shí)與液壓、綜合顯示、外掛等多系統(tǒng)關(guān)聯(lián),系統(tǒng)較為復(fù)雜。因此,飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的修理過程必然是在不斷認(rèn)知的基礎(chǔ)上探索使用新方法的過程。本文結(jié)合工作實(shí)際,舉例說明該型飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的修理過程中運(yùn)用新知識(shí)、新理念與新方法的一些體會(huì)。

1 調(diào)試方法在三相晶閘管調(diào)速系統(tǒng)上的應(yīng)用

某型飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要采用了放寬靜穩(wěn)定性和邊界控制這兩項(xiàng)主動(dòng)控制技術(shù)。在縱向和橫向控制飛機(jī),采用雙內(nèi)環(huán)舵面穩(wěn)定回路和雙外環(huán)飛機(jī)控制回路,保障飛機(jī)所需要的穩(wěn)定性和可操縱性,并防止飛機(jī)超出極限迎角和極限過載。為提高電傳操縱系統(tǒng)安全性與任務(wù)可靠性,采用余度設(shè)計(jì)是一種重要手段,其余度安排如下：

1）縱向操縱通道：四余度,控制水平尾翼同步偏轉(zhuǎn);

2）傾斜操縱通道：四三混合余度,控制水平尾翼差動(dòng)偏轉(zhuǎn);

3）航向操縱通道：三余度,控制方向舵同步偏轉(zhuǎn);

4）襟副翼操縱通道：無余度,控制襟副翼同步偏轉(zhuǎn),當(dāng)作襟翼用;

5）前緣襟翼操縱通道：無余度,控制前緣襟翼同步偏轉(zhuǎn);

6）極限限制通道：無余度,限制對(duì)俯仰桿的操縱。

采用余度技術(shù)提高產(chǎn)品的可靠性,主要是依賴系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)。飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)為此設(shè)計(jì)了多級(jí)故障表決環(huán)節(jié),節(jié)節(jié)監(jiān)控,從而保證各余度能協(xié)調(diào)工作。如縱向通道有四級(jí)電氣表決加上一級(jí)機(jī)械表決,航向通道有三級(jí)電氣表決加上一級(jí)機(jī)械表決。

電傳操縱系統(tǒng)各檢查工藝卡相對(duì)獨(dú)立,選取的測(cè)量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)也不同,僅是分類編號(hào),不是按調(diào)試規(guī)程編號(hào)。如何安排調(diào)試順序、如何把握各環(huán)節(jié)整定點(diǎn)使系統(tǒng)各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)地控制飛機(jī),保證其穩(wěn)定裕量和良好的操縱性,決定了飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)的調(diào)試質(zhì)量。

三相晶閘管調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試中,必須把握的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)：[1]

1）對(duì)開環(huán)回路,可以按順序調(diào)整好各環(huán)節(jié)并考慮協(xié)調(diào)性;

2）觸發(fā)信號(hào)的時(shí)序應(yīng)精準(zhǔn),保證晶閘管的關(guān)斷與導(dǎo)通能隨三相電源相位相同步對(duì)應(yīng),保證換相時(shí)不會(huì)產(chǎn)生相間短路或瞬間短路,避免晶閘管瞬時(shí)過載而過熱和失效擊穿,避免晶閘管短路而直接燒壞,無論晶閘管是瞬時(shí)短路還是直接短路燒壞,都是觸發(fā)信號(hào)的時(shí)序不能對(duì)應(yīng)同步三相電源相位而造成的;

3）在負(fù)載電流調(diào)整時(shí),一般晶閘管至少保留25%的安全余量甚至更多,防止因干擾影響產(chǎn)生瞬時(shí)過載造成晶閘管失效;

4）先調(diào)內(nèi)環(huán),后調(diào)外環(huán)。

對(duì)比三相晶閘管調(diào)速系統(tǒng),電傳操縱系統(tǒng)有以下相同點(diǎn)：

1）驅(qū)動(dòng)部件是直流電動(dòng)機(jī),飛機(jī)舵機(jī)因液壓的單向性,兩者數(shù)學(xué)模型等效相似;

2）電傳是四余度設(shè)計(jì),要求各通道工作同步,防止舵機(jī)通道間產(chǎn)生力紛爭(zhēng),造成舵機(jī)易過載失效,正如三相晶閘管調(diào)速系統(tǒng)要求觸發(fā)信號(hào)與電源的相位同步,防止晶閘管過載失效;

3）兩者都有穩(wěn)定余量要求,飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)則是通過傳動(dòng)比的調(diào)整,來保證安全余量,同時(shí)也保證作動(dòng)筒的行程余量;

4）經(jīng)過對(duì)電傳操縱系統(tǒng)原理圖分析,弄清每個(gè)工藝卡的檢查內(nèi)容以及要達(dá)到的目的,認(rèn)為兩者都是積分無差控制系統(tǒng),所以參數(shù)調(diào)整思路可以借用,無論是開環(huán)電路的環(huán)節(jié)調(diào)整,還是先內(nèi)環(huán)后外皮環(huán)的調(diào)整原則。

根據(jù)以上分析,借用三相晶閘管調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)成熟的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)和分析問題的思路,從首修開始就關(guān)注兩個(gè)主要問題,一是調(diào)整順序的問題,二是參數(shù)指標(biāo)的控制問題。具體做法如下：

1）根據(jù)余度設(shè)計(jì)安排,認(rèn)為余度通道同步性應(yīng)是各環(huán)節(jié)指標(biāo)一致性情況決定的,余度通道各環(huán)節(jié)的參數(shù)調(diào)整不僅要求在范圍內(nèi),而且要求盡量一致。

2）理解伺服傳動(dòng)裝置工作同步性工藝卡是反映伺服傳動(dòng)裝置工作同步性調(diào)整情況,工藝要求同步性指標(biāo)為通道誤差不大于0.6 V,當(dāng)通道誤差瞬時(shí)超過0.8 V,系統(tǒng)就會(huì)報(bào)故障并點(diǎn)亮通道故障燈。一方面為保證在復(fù)雜環(huán)境下安全裕量,另一方面減少力紛爭(zhēng),減少舵機(jī)的疲勞失效率,要求將指標(biāo)通常控制在不大于0.4 V。

3）分析電傳控制原理圖模擬電路關(guān)聯(lián)特點(diǎn)和工藝卡《平尾舵機(jī)傳動(dòng)裝置的調(diào)整和檢查》、《方向舵伺服機(jī)構(gòu)的調(diào)整和檢查》各分步內(nèi)容,安排各傳感器的調(diào)整內(nèi)容應(yīng)在舵面?zhèn)鲃?dòng)裝置調(diào)整之前完成,同時(shí)按照先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的原則,先調(diào)舵穩(wěn)定回路,后調(diào)角速度反饋回路,最后再調(diào)整過載反饋回路。

通過以上做法,在修理開始階段很大程度彌補(bǔ)了當(dāng)時(shí)經(jīng)驗(yàn)的嚴(yán)重不足和對(duì)工藝卡理解不透等方面缺陷,從而保證修理出廠的某型飛機(jī)具有良好的操縱性能,保證飛機(jī)在部隊(duì)的有效出勤率。

2 可靠性設(shè)計(jì)原則在調(diào)整極限限制通道上的應(yīng)用

電傳極限限制通道的作用,是當(dāng)飛機(jī)在飛出安全包絡(luò)曲線時(shí),限制對(duì)俯仰桿的操縱,給定保證安全飛行的邊界條件。調(diào)整好極限限制通道的工作十分重要,有利于飛行員的操縱感覺和安全提示。[2]

在某型飛機(jī)修理依始,由于缺乏經(jīng)驗(yàn),基本不知如何調(diào)整電傳極限限制通道。當(dāng)時(shí)部隊(duì)專業(yè)分工是電氣參數(shù)由特設(shè)專業(yè)調(diào)整,限動(dòng)器間隙則由機(jī)械調(diào)整,部隊(duì)日常維護(hù)時(shí)也很少調(diào)整,無經(jīng)驗(yàn)可以借用,同時(shí)引進(jìn)俄方工藝卡存在問題,標(biāo)準(zhǔn)不明確,甚至連外方專家也難以按工藝卡來操作。

某雙座機(jī)開始進(jìn)工廠修理,開始按單座機(jī)部隊(duì)接收標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)試飛機(jī),發(fā)現(xiàn)難滿足間隙、電氣參數(shù)、中立位置抖桿的要求,調(diào)整幾天都未能成功,調(diào)試陷入僵局。產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì),不僅指產(chǎn)品的可靠度,還包括產(chǎn)品的維修性,其中80%產(chǎn)生于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段。作為第三代典型戰(zhàn)機(jī),維修性不可能這么差,冷靜下來,分析可能是選擇技術(shù)指標(biāo)不對(duì),才使調(diào)試如此困難。于是通過積極查找技術(shù)指標(biāo),終于在УБК飛機(jī)操縱系統(tǒng)技術(shù)使用指南第4冊(cè)第4分冊(cè)工藝卡3第11項(xiàng)中找到“推駕駛桿,使其由中立位置偏轉(zhuǎn)約6°,平穩(wěn)地拉駕駛桿,使其偏轉(zhuǎn),直到出現(xiàn)駕駛桿抖動(dòng),然后量出角度,應(yīng)為1.5°± 1°”的文字表述,找到了兩機(jī)型指標(biāo)的不同,深刻體會(huì)到傳統(tǒng)的割裂的專業(yè)分工模式的局限性,創(chuàng)新性地總結(jié)了一套完整的調(diào)試方法,同時(shí)也弄清楚部隊(duì)單座機(jī)維護(hù)時(shí)檢查極限通道方法的理論根據(jù)。調(diào)試方法的創(chuàng)新與改進(jìn),使得調(diào)試時(shí)間大大縮短。

3 虛擬技術(shù)在檢測(cè)設(shè)備上的應(yīng)用

虛擬面板技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用民用產(chǎn)品上,這種新技術(shù)能夠利用軟件技術(shù),在計(jì)算機(jī)面板上用圖形模擬器件實(shí)現(xiàn)其功能,它可以通過減少器件來增加產(chǎn)品可靠性,減少產(chǎn)品的維護(hù)成本,實(shí)現(xiàn)起來方便可靠。[3]

某型飛機(jī)的檢測(cè)設(shè)備多由開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、旋轉(zhuǎn)電位計(jì)、表頭等組成,不僅可有效實(shí)現(xiàn)工藝卡規(guī)定項(xiàng)目檢查,而且還可方便地利用一些（故障）檢查技巧來判斷故障,同時(shí)很多檢查因?yàn)楫a(chǎn)品監(jiān)控控制設(shè)計(jì)的限制難以利用自動(dòng)檢查方式。為了更好地利用這些故障判斷手段,采用虛擬技術(shù)研制了電傳操縱系統(tǒng)檢查儀代替俄制檢測(cè)設(shè)備ПП-184檢查儀,研制了自動(dòng)控制系統(tǒng)檢查儀代替俄制檢測(cè)設(shè)備КИП-195、ПИ-196操縱盒,研制了慣導(dǎo)設(shè)備檢查儀代替了ПНК-7檢查儀。[4,5]采用虛擬面板技術(shù),開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、旋轉(zhuǎn)電位計(jì)、表頭等元器件均由軟件生成,使得設(shè)備更好地服務(wù)于修理現(xiàn)場(chǎng)和故障分析,使得設(shè)備維護(hù)更加簡(jiǎn)便、故障率降低、使用壽命增加。

4 分析工具在慣導(dǎo)系統(tǒng)航向逼近法檢查上的應(yīng)用

使用航向逼近法檢查某型飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)Ц-060的誤差,此方法在引進(jìn)的技術(shù)使用資料中查不到,據(jù)說是外方專家經(jīng)常使用的,雖然該方法操作方便,但存在下列問題：

1）控制標(biāo)準(zhǔn)不一;

2）不清楚原因和產(chǎn)生機(jī)理,難以改進(jìn);

3）有輸入當(dāng)前航向來檢查的方法,有輸入磁偏角來檢查的方法,方法不一。

因此,經(jīng)常檢查出航向偏差超差而不知其產(chǎn)生偏差原因,以至于束手無策,未能有合理的解決方法,這是公認(rèn)的一個(gè)難題。

為了徹底解決這一技術(shù)問題,工廠成立攻關(guān)項(xiàng)目組,制定兩條腿走路的方案,一方面研究操作方法的工作機(jī)理和正確性,另一方面研究航向偏差的產(chǎn)生原因,只有查出原因,才能找出解決問題的辦法。我們通過學(xué)習(xí)、咨詢、分析、試驗(yàn)結(jié)合的技術(shù)手段,采用故障樹分析工具將引起偏差的理論原因,按照工廠的工藝分工、工序安排細(xì)分偏差產(chǎn)生因果關(guān)系,找出每一步的控制點(diǎn),再分析控制的好壞結(jié)航向偏聽偏信差的影響,使之一一關(guān)聯(lián)起來,逐步摸索航向逼近法的機(jī)理、方法、偏差原因,形成了一套檢查方法,理解了使用航向逼近法檢查蘇飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)Ц-060的誤差的工作機(jī)理,總結(jié)了一套在工廠行之有效的控制流程和方法,超差時(shí)也能很快知道原因所在。

通過項(xiàng)目的實(shí)施,我們弄清楚偏差產(chǎn)生原因涉及到四個(gè)方面：一是產(chǎn)品修理質(zhì)量;二是Ц-060系統(tǒng)工具誤差;三是慣導(dǎo)平臺(tái)底板安裝精度控制;四是磁羅差誤差,分別涉及到特設(shè)車間、總裝車間、試飛站,依照故障因果關(guān)系圖,將系統(tǒng)的控制技術(shù)指標(biāo),劃分為各環(huán)節(jié)的控制指標(biāo),不僅明確了控制指標(biāo),也指明了問題分析的方向。目前大修飛機(jī)出廠都能保證符合航向逼近法所規(guī)定的偏差要求。

5 自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)在蘇某型飛機(jī)慣導(dǎo)校準(zhǔn)工裝上的應(yīng)用

由于國(guó)內(nèi)未引進(jìn)某型飛機(jī)慣導(dǎo)平臺(tái)安裝校準(zhǔn)工裝,也沒有工裝圖樣,早期某型飛機(jī)慣導(dǎo)平臺(tái)安裝校準(zhǔn),還可以通過安裝螺栓不分解、水平校準(zhǔn)、外場(chǎng)校羅差相結(jié)合的方法替代,此方法中“水平校準(zhǔn)”由于沒有校準(zhǔn)工裝,只能是局部水平度代替了整個(gè)底板的水平度,工作復(fù)雜且很難調(diào)到真正的水平狀態(tài)。[6]

為徹底解決此問題,我們通過逆向思維,捕捉某型飛機(jī)慣導(dǎo)校準(zhǔn)工裝設(shè)計(jì)思想,通過測(cè)量、分析反求慣導(dǎo)校準(zhǔn)工裝設(shè)計(jì)原理,通過設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、驗(yàn)證等手段,自行研制了某型飛機(jī)慣導(dǎo)平臺(tái)安裝校準(zhǔn)工裝。

6 新工藝新方法在羅盤場(chǎng)改造工程上的應(yīng)用

工廠舊羅盤場(chǎng)當(dāng)時(shí)僅針對(duì)老舊型號(hào)飛機(jī)設(shè)計(jì),無論是承載還是旋轉(zhuǎn)半徑都不適應(yīng)國(guó)內(nèi)重型戰(zhàn)機(jī)校羅差的需要;同時(shí)外方技術(shù)使用指南規(guī)定校羅差時(shí),電源車距離飛機(jī)不少于15 m,某廠電源車的電纜多未采用輸出屏蔽同時(shí)總長(zhǎng)度不足12 m,易引起電磁干擾。即使采用制造廠校羅盤用150 m長(zhǎng)的電源電纜盤繞飛機(jī)方式,也存在斷線而缺相、電纜過重、使用不方便等諸多缺陷。

為解決上述問題,某廠自主設(shè)計(jì)了一種飛機(jī)羅差校準(zhǔn)場(chǎng)地的中心轉(zhuǎn)盤裝置,采用了大承載軸承新技術(shù)和積木式裝配技術(shù),以及采用滑環(huán)裝置新方法和密封圈和發(fā)泡密封膠雙重密封工藝進(jìn)行防潮設(shè)計(jì),使得連接器（2個(gè),27 VDC+115/208 VAC）隨飛機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),這樣轉(zhuǎn)接電纜相對(duì)飛機(jī)是靜止的,就可以做得很短,避免了超長(zhǎng)電纜盤繞飛機(jī)形成的大線圈產(chǎn)生的電磁干擾,相對(duì)靜止的轉(zhuǎn)接電纜也不易損壞。同時(shí)地面電源車可以遠(yuǎn)距供電,大大超過不小于15m的技術(shù)要求,減少了電源車這樣一個(gè)大鐵磁物體對(duì)磁羅差與無線電羅差的影響。具體功用如下：

1）中心轉(zhuǎn)盤裝置采用了大承載大面積端面滾珠軸承新技術(shù),設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu),能夠滿足重型戰(zhàn)斗機(jī)校準(zhǔn)羅差時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)飛機(jī)的要求。

2）中心轉(zhuǎn)盤裝置采用了中心滑環(huán)裝置,完成電源雙余度地下傳輸,減少電源車對(duì)羅差校準(zhǔn)的影響。

3）中心轉(zhuǎn)盤裝置采用積木式組裝設(shè)計(jì)技術(shù),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤與中心滑環(huán)裝置在地坑內(nèi)組裝,方便了羅盤場(chǎng)的維護(hù)和修理。

7 結(jié)束語

飛機(jī)在修理時(shí)雖然依據(jù)的是制造廠的技術(shù)文件,難以變更,而修理活動(dòng)是要保持和恢復(fù)裝備規(guī)定的工作能力,要達(dá)到此目的,技術(shù)創(chuàng)新的不斷應(yīng)用才是致勝的法寶,是企業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展的必然選擇。

本文僅分析了飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)修理中純技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的一些案例,不論在檢測(cè)技術(shù)、材料替代、工具工裝設(shè)計(jì)、修理方法、能力建設(shè),還是調(diào)試與排故等日常修理活動(dòng),技術(shù)創(chuàng)新對(duì)專業(yè)技術(shù)問題的解決都起著巨大的作用,并有著明顯的效果。

[1]郎霍夫?拉茨.直流調(diào)速傳動(dòng)整流和調(diào)節(jié)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用[M].俞靜濤,譯,北京：煤炭工業(yè)出版社,1980.

[2]施繼增,等.飛行操縱與增強(qiáng)系統(tǒng)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2003.

[3]張重雄.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2007.

[4]Cлстетмыднстанционнотоуправлениясду-10с.Сду -10у6с1.600.084-01рэ1986.

[5]ИзДелиец-060Рухническойэксплуатации6д1.790. 104рэЧастб3 1986.

[6]張宗麟,等.通過飛機(jī)停放航向判斷慣導(dǎo)平臺(tái)漂移誤差方法的研究[J].中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào),2000,（4）.

[編校：張芙蓉]

The Application of Innovative Technology in Flight Control System Repair of a Certain Aircraft

ZHANGQing
（The People's Liberation Army Of China No.5720 Factory,Wuhu Anhui 241007）

Through the analysis of the innovative technology case in a certain aircraft's flight control system repair,the article abstracts and clears up the thinking angle and application methods for technique innovation in aircraft repair.

innovative technology;aircraft repair

V 249

A

1671-9654（2010）02-026-04

2010-05-28

張清（1966-）,男,安徽桐城人,高級(jí)工程師,研究方向?yàn)轱w行控制。