金 冉,趙彩霞,鄭步生（.南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院,南京 56；.南京航空航天大學(xué),南京 006）

A320方向舵模擬排故系統(tǒng)設(shè)計(jì)

金 冉1,趙彩霞1,鄭步生2
（1.南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院,南京 211156；2.南京航空航天大學(xué),南京 210016）

本文針對(duì)A320方向舵的主要故障進(jìn)行了模擬排故系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先研究了方向舵常見(jiàn)故障的排故流程。然后在理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了故障排除面板。用戶通過(guò)撥動(dòng)故障面板上的開關(guān)進(jìn)行故障設(shè)置，然后根據(jù)故障排除手冊(cè)（TSM）中的排故流程進(jìn)行模擬排故。故障排除面板中結(jié)合了方向舵結(jié)構(gòu)圖以及串并聯(lián)開關(guān)電路，所設(shè)計(jì)的電路在Proteus軟件中進(jìn)行了仿真，結(jié)果證明設(shè)計(jì)的電路是正確的。

A320；方向舵；模擬排故；演示面板

1 引言

空客A320的方向舵位于垂直尾翼后部，是一個(gè)可以左右偏轉(zhuǎn)的舵面，由三個(gè)并列的伺服控制組件控制其偏轉(zhuǎn)。方向舵的作用是對(duì)飛機(jī)進(jìn)行偏航操縱，修正飛機(jī)航向，主要用于角度較小的轉(zhuǎn)向，也可以與副翼一起進(jìn)行大角度轉(zhuǎn)向。方向舵的操作涉及大量的部件，比如腳蹬、力量傳感器、機(jī)械差動(dòng)組件、ADIRU（大氣資料慣性基準(zhǔn)組件）、ELAC（升降舵副翼計(jì)算機(jī)）、FAC（飛行增穩(wěn)計(jì)算機(jī)）、偏航阻尼伺服作動(dòng)筒、人工感覺(jué)組件、定中機(jī)械、液壓伺服控制器等等，如圖1所示[1]。

圖1 A320方向舵操縱系統(tǒng)原理圖

方向舵部件一旦出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)影響飛機(jī)的飛行安全。方向舵的常見(jiàn)故障包括了機(jī)長(zhǎng)和副駕駛腳蹬過(guò)硬，由方向舵引起的機(jī)身抖動(dòng)，方向舵顯示器與方向舵配平指針不一致，方向舵配平超過(guò)限制，人工感覺(jué)載荷不符合標(biāo)準(zhǔn)，方向舵指示器指針波動(dòng)，方向舵伺服控制器的單獨(dú)液壓系統(tǒng)不符合標(biāo)準(zhǔn)，偏航阻尼系統(tǒng)故障等等。本文針對(duì)方向舵的主要故障類型，研究了模擬排除故障的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了故障排除面板。使用者通過(guò)撥動(dòng)故障面板上的開關(guān)進(jìn)行故障的設(shè)置，然后根據(jù)TSM中的排故流程進(jìn)行模擬排故。

圖3 腳蹬與鋼索連接圖

2 常見(jiàn)故障的排故方法

本文以這些故障類型中最典型的“機(jī)長(zhǎng)和副駕駛腳蹬過(guò)硬”故障為例，說(shuō)明系統(tǒng)和面板的設(shè)計(jì)。

排故的流程如圖2所示[2,3]。

（1）如果發(fā)現(xiàn)存在硬點(diǎn)，檢查腳蹬和鋼索之間的鏈接，脫開鋼索扇形盤與機(jī)械差動(dòng)組件之間的桿（3）（見(jiàn)圖3）的下位點(diǎn)，移動(dòng)方向舵腳蹬。

（2）如果硬點(diǎn)繼續(xù)存在，脫開可調(diào)節(jié)搖臂桿（2）（見(jiàn)圖3），移動(dòng)方向舵腳蹬。具體操作如下：

如果發(fā)現(xiàn)存在硬點(diǎn)，脫開機(jī)長(zhǎng)與副駕駛腳蹬之間的連接桿（1）（見(jiàn)圖3），移動(dòng)機(jī)長(zhǎng)腳蹬。如果硬點(diǎn)沒(méi)有找到，檢查副駕駛腳蹬，對(duì)腳蹬的機(jī)械部分進(jìn)行故障檢查并做正確的處理。如果找到硬點(diǎn)，檢查機(jī)長(zhǎng)腳蹬，對(duì)腳蹬的機(jī)械部分進(jìn)行故障檢查并做正確的處理。連接桿（3）。

如果硬點(diǎn)沒(méi)有找到，連接桿（2）。

如果故障仍存在，對(duì)張力調(diào)節(jié)器，方向舵控制鋼索和滑輪進(jìn)行目視檢查，確保鋼索準(zhǔn)確地安裝在滑輪凹糟和張力調(diào)節(jié)器上，確保張力調(diào)節(jié)器上的位置指示器處于正確的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

如果張力調(diào)節(jié)器上的位置指示器不在正確的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，對(duì)連接組件進(jìn)行調(diào)整。

如果張力調(diào)節(jié)器上的位置指示器在正確的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，連接桿（3）。

如果故障仍存在，對(duì)鋼索扇形盤和滑輪（4）（見(jiàn)圖3）進(jìn)行目視檢查，確保鋼索準(zhǔn)確地安裝在滑輪凹槽中和鋼索扇形盤上。檢查裝配和尺寸是否正確。

如果鋼索扇形盤的裝配和尺寸正確，對(duì)方向舵機(jī)械控制進(jìn)行目視檢查，連接桿（3）。

如果鋼索扇形盤的裝配和尺寸不正確，檢查機(jī)械部分的故障并做正確處理，對(duì)鋼索連接組件進(jìn)行調(diào)節(jié)，連接桿（3）。排故流程如圖4.4所示。如果找到硬點(diǎn)，連接桿（3），檢查配平作動(dòng)筒，偏航阻尼器伺服作動(dòng)筒，電磁閥的連接，脫開控制桿（配平作動(dòng)筒，偏航阻尼器伺服作動(dòng)筒和傳輸連接之間的桿（6）（見(jiàn)圖4），移動(dòng)方向舵腳蹬。

如果找到硬點(diǎn)，脫開桿（7）（見(jiàn)圖4），移動(dòng)方向舵腳蹬。

如果硬點(diǎn)沒(méi)找到，脫開偏航阻尼器的定中彈簧桿（9）（見(jiàn)圖4），手動(dòng)確定搖臂（8）（見(jiàn)圖4）沒(méi)卡住。

如果沒(méi)找到硬點(diǎn)，更換偏航阻尼器定中彈簧桿，并連接桿（7）和桿（6）。

如果找到一個(gè)硬點(diǎn)，斷開并檢查偏航阻尼伺服致動(dòng)器或傳感器的桿（4）。采取矯正措施，并連接桿。

如果發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)，連接桿（7），斷開桿（3）并且確保手動(dòng)移動(dòng)搖臂（10）（見(jiàn)圖4）。

如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)，檢查桿（3）并且采取糾正措施。

如果找到一個(gè)硬點(diǎn)，斷開人工感覺(jué)彈簧桿，確保手動(dòng)移動(dòng)搖臂（11）（見(jiàn)圖4）。對(duì)以下組件進(jìn)行故障排除，人工彈簧桿，電磁閥，微調(diào)螺旋千斤頂，以及配平致動(dòng)器。采取正確的措施，替換有故障的系統(tǒng)，并且連接桿。

如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)，檢查定心彈簧桿，行程限制裝置，伺服控制。手動(dòng)測(cè)試中心彈簧桿（12）（見(jiàn)圖5）。

如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)，在垂直尾翼對(duì)方向舵的機(jī)械聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)行詳細(xì)目視檢查如果必要采取正確措施。檢查桿（6）及其附件，并連接桿（6）。

圖2 排故流程圖

如果發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)，從搖臂（13）上脫開中心彈簧（12）桿并測(cè)試桿，從桿（6）上移動(dòng)鏈接。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)：更換定中彈簧桿（12）并連接桿（6）。如果發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)：鏈接定中彈簧桿（12），斷開桿（14）（15），確保搖臂（13）正確地鏈接在桿（14）上（見(jiàn)圖5）。

如果故障繼續(xù)存在，對(duì)行程限制器作一個(gè)機(jī)械檢查，確保桿（15）、（16）脫開，從行程限制器上脫開桿（16）。手動(dòng)拉行程限制器控制桿，并確保該行程限制器在定心桿作用下，正確移動(dòng)。

如果找到一個(gè)硬點(diǎn)，測(cè)試行程限制器，并且更換行程限制器，連接所有桿（15）、（16）、（6）。

如果硬點(diǎn)沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，那么對(duì)鏈接作機(jī)械檢查，確保（15）、（16）、（6）號(hào)桿脫開，脫開伺服作動(dòng)器上的（17）（18）（19）號(hào)彈簧桿，手動(dòng)確認(rèn)（20）（21）（22）號(hào)搖臂的連接，同時(shí)確保各桿能靈活移動(dòng)。

如果依然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬點(diǎn)，檢查每個(gè)驅(qū)動(dòng)彈簧桿和附件，如果必要，采取正確措施，并連接所有組件和桿。

如果找到硬點(diǎn)，對(duì)故障部分作檢查，采取正確措施，并連接所有的組件和桿。

圖4 配平作動(dòng)筒、偏航阻尼器、伺服作動(dòng)筒、電磁線圈連接圖

圖5 定中彈簧桿、行程限制器、伺服控制器連接圖

3 A320方向舵模擬排故系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的故障排除面板如圖6所示，用戶可以利用面板上的開關(guān)設(shè)置故障，并結(jié)合工卡排故流程進(jìn)行模擬排故。設(shè)置故障時(shí)面板會(huì)有警告，排除故障后警告解除。

3.1 模擬排故面板設(shè)計(jì)

圖6 故障面板示意圖

本面板模擬的故障是“機(jī)長(zhǎng)副駕駛腳蹬過(guò)硬”。面板上共有兩個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)故障報(bào)警燈和方向舵機(jī)械連接圖。機(jī)械連接圖中引出的線框表示此部件可以設(shè)置故障開關(guān)，故障開關(guān)設(shè)置在圖6中標(biāo)注文字的位置。如果用戶設(shè)置了故障，也就是斷開了某一開關(guān)，則面板上“系統(tǒng)故障報(bào)警燈”區(qū)域會(huì)有紅燈亮起；當(dāng)故障排除時(shí)所有紅燈熄滅，只有“顯示系統(tǒng)正?！钡木G燈保持亮著的狀態(tài)。紅燈在這一區(qū)域的安放位置是隨機(jī)的，且未做任何標(biāo)注，所以當(dāng)用戶排除故障時(shí)不會(huì)知道是哪個(gè)零件出現(xiàn)了問(wèn)題，這一定程度上契合了實(shí)際情況。用戶通過(guò)撥動(dòng)開關(guān)的方式對(duì)部件進(jìn)行排故。

3.2 電路連接

電路圖7中的開關(guān)編號(hào)與圖6中的編號(hào)一致，分別表示對(duì)應(yīng)的部件，開關(guān)斷開表示部件有故障，開關(guān)閉合表示部件無(wú)故障。當(dāng)開關(guān)全部閉合，即表示整個(gè)系統(tǒng)無(wú)故障，此時(shí)沒(méi)有紅燈亮起；當(dāng)有一個(gè)開關(guān)斷開時(shí)會(huì)有至少一個(gè)紅燈亮起。參考TSM給出的故障排除流程，按順序依次撥動(dòng)開關(guān)，當(dāng)某一開關(guān)被撥動(dòng)后全部紅燈消失就代表該開關(guān)對(duì)應(yīng)的組件有故障，如果仍然有紅燈亮著就表示故障不在此開關(guān)所對(duì)應(yīng)的組件，將開關(guān)撥回原位后繼續(xù)檢查下一個(gè)組件，直至所有紅燈熄滅，綠燈亮起[4]。

圖7是根據(jù)設(shè)計(jì)的電路在Proteus軟件中搭建的模擬仿真圖，每個(gè)組件上設(shè)置一次故障，按照TSM給出的排故流程，進(jìn)行模擬排故。結(jié)果表明每個(gè)組件上的故障都可以按照預(yù)定要求消除，電路可靠準(zhǔn)確，目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。

圖7 故障電路連接

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)對(duì)方向舵主要故障的模擬排除進(jìn)行了演示。研究了A320方向舵常見(jiàn)故障的排除方法，設(shè)計(jì)出了使用開關(guān)設(shè)置故障的模擬故障面板。經(jīng)過(guò)Proteus軟件的模擬，證明該模擬排故系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是可行的。

[1] A320 Technical Training Manual. Airbus Industrial[Z].

[2] A320 Trouble Shooting Manual. Airbus Industrial[Z].

[3] A320 Aircraft Maintenance Manual. Airbus Industrial[Z].

[4]秦曾煌.電工學(xué)電子技術(shù).第七版[M].北京：高等教育出版社,2009.

金冉（1985-），女，江蘇啟東人，碩士，講師，主要從事：民航機(jī)務(wù)方向的科研和教學(xué)工作。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.025

江蘇省高校自然基金面上項(xiàng)目（15KJB590001）