任義志，李 華

(國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠 機(jī)電部，安徽 蕪湖 241007)

某型飛機(jī)起落架收放液壓系統(tǒng)故障分析及排除

任義志，李 華

(國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠 機(jī)電部，安徽 蕪湖 241007)

針對(duì)某型飛機(jī)在起落架收放過(guò)程中遇到的一個(gè)液壓系統(tǒng)故障問(wèn)題，通過(guò)故障定位、故障機(jī)理分析、流量及流阻試驗(yàn)、理論計(jì)算分析產(chǎn)生故障的原因，并據(jù)此設(shè)計(jì)了改善操作規(guī)范、控制椎體安裝的鋼球突出量、調(diào)換應(yīng)急排油活門進(jìn)油口與回油口等針對(duì)性的解決方案，完善了此型飛機(jī)設(shè)計(jì)上的缺陷，提升了飛機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性。

液壓系統(tǒng)；故障排除；飛機(jī)起落架

0 引言

起落架收放系統(tǒng)是一個(gè)程序控制系統(tǒng)，用于控制起落架的收起和放下以及起落架艙門的打開和關(guān)閉。工作原理是：起落架收放開關(guān)發(fā)出收放指令后，液壓電磁閥根據(jù)收放指令接通或斷開相應(yīng)管路的壓力油供應(yīng)，通過(guò)收放作動(dòng)筒的運(yùn)動(dòng)，使起落架及其艙門按照一定的順序打開或關(guān)閉。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與液壓電磁開關(guān)的三個(gè)工作位置一一對(duì)應(yīng)的“收起”“中立”“放下”工作過(guò)程[1]。飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)是飛機(jī)一個(gè)重要的系統(tǒng)，其工作是否正常將直接影響到裝備的完好性[2]和飛行安全。

1 概述

1.1 工作原理

起落架放下時(shí)，主供壓油液經(jīng)開關(guān)從放下接頭流出分成三路，分別通至左、右主起落架和前起落架的放下管路[3-5]。同時(shí)將輪艙蓋和起落架放下。各作動(dòng)筒另一端的油液經(jīng)應(yīng)急排油活門流回主油箱。起落架收上時(shí)，來(lái)油進(jìn)入，輪艙蓋動(dòng)作筒收上腔，將輪艙蓋收起。各動(dòng)作簡(jiǎn)放下腔的油液經(jīng)單向活門、電磁開關(guān)和應(yīng)急排油活門回油箱。

1.2 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)在著陸放下起落架過(guò)程中，出現(xiàn)起落架較正常工況時(shí)放下速度“慢”的故障。起落架收放操作過(guò)程中，在起落架收放開關(guān)不經(jīng)過(guò)“中立”位置泄壓，直接在“收上”位置和“放下”位置之間進(jìn)行切換時(shí)，起落架放下會(huì)出現(xiàn)上述故障。更換應(yīng)急排油活門后上述故障消失，重新裝配原機(jī)件后上述故障再現(xiàn)。因此，將出現(xiàn)上述故障的原因鎖定在應(yīng)急排油活門上。

2 產(chǎn)品性能分析

2.1 應(yīng)急排油活門的結(jié)構(gòu)

應(yīng)急排油活門工作狀態(tài)分為正常工作狀態(tài)和應(yīng)急工作狀態(tài)。正常放起落架時(shí)，控制起落架收放作動(dòng)筒的回油進(jìn)入此活門的A接管嘴，進(jìn)而經(jīng)B接管嘴流回油箱；應(yīng)急放起落架時(shí)，冷氣由D接管嘴進(jìn)入此活門，柱塞和錐體的受力狀態(tài)由只受到錐體右端彈簧力變?yōu)橥瑫r(shí)受到柱塞左端冷氣氣壓和錐體右端彈簧力，在冷氣和彈簧力的共同作用下柱塞和錐體向右移動(dòng)直致錐體封閉A至B間的通路，開啟A至C間的通路，作動(dòng)筒的回油不再流回油箱而直接通往機(jī)外。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 應(yīng)急排油活門的結(jié)構(gòu)

2.2 故障件性能試驗(yàn)

將正常應(yīng)急排油活門作為樣件，分別對(duì)故障件和樣件進(jìn)行流量/流阻對(duì)比試驗(yàn)。在5、8、10、14、16、20、22、25、28、30(L/min)流量下，分別檢測(cè)故障件和樣件流阻，見表1對(duì)比故障產(chǎn)品與樣件，發(fā)現(xiàn)在各試驗(yàn)流量下流阻值相同，無(wú)異常，由試驗(yàn)可看出該故障件流量/流阻性能無(wú)異常。

表1 流量/流阻對(duì)比實(shí)驗(yàn)表

2.3 彈簧工作狀態(tài)分析

設(shè)計(jì)要求當(dāng)氣壓升至P1=[0.18,1.47]MPa時(shí)，應(yīng)急排油活門開始由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換至應(yīng)急工作狀態(tài)。經(jīng)測(cè)量柱塞截面D=1.5×10-2m，根據(jù)壓強(qiáng)公式，此過(guò)程中柱塞受到的氣體推力F1為：

F1=P1×(D/2)2×π=173.1N-259.6N

產(chǎn)品實(shí)測(cè)開始由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換至應(yīng)急工作狀態(tài)冷氣壓強(qiáng)P2=1.20MPa，柱塞受到的氣體推力F2為：

F2=P2×(D/2)2×π=212.0N

P2∈P1,F2∈F1

實(shí)測(cè)結(jié)果表明應(yīng)急排油活門在正常工作狀態(tài)開始改變時(shí)彈簧滿足設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)要求氣壓升至P3=[1.46,1.96]MPa時(shí)產(chǎn)品工作狀態(tài)完全由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換至應(yīng)急工作狀態(tài)，此過(guò)程中柱塞受到的氣體推力F3為：

F3=P3×(D/2)2×π=259.6N-346.2N

P4∈P3,F4∈F3

產(chǎn)品完全由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換至應(yīng)急工作狀態(tài)冷氣壓強(qiáng)為P4=1.6MPa，柱塞受到的氣體推力為F4為：

F4=P4×(D/2)2×π=282.6N

P4∈P3,F4∈F3

實(shí)測(cè)結(jié)論說(shuō)明應(yīng)急排油活門在正常工作狀態(tài)完全轉(zhuǎn)換成應(yīng)急狀態(tài)時(shí)彈簧滿足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部彈簧進(jìn)行測(cè)力檢查，壓縮長(zhǎng)度至19mm時(shí)力值為206N，壓縮長(zhǎng)度至18mm時(shí)力值為249.8N。經(jīng)驗(yàn)證，彈簧力滿足要求。

2.4 錐體工作狀態(tài)分析

如圖2所示，錐體受到未經(jīng)泄壓的高壓回油沖擊力F壓差、彈簧壓縮的彈力F彈簧、冷氣壓力F氣共同作用。試驗(yàn)得出應(yīng)急排油活門起始轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)時(shí)彈簧力F為212.0N，錐體截面D=2.2×10-2m根據(jù)此計(jì)算得出錐體開始移動(dòng)時(shí)其左側(cè)所受壓強(qiáng)為：

P1=F/S椎體F/[(D/2)2×π]=0.558MPa

因此，當(dāng)錐體左側(cè)所受壓強(qiáng)超過(guò)0.558 MPa時(shí)，錐體將克服彈簧力起動(dòng)，如果有高壓流量持續(xù)推動(dòng)錐體往右移動(dòng)，最終壓緊閥口、關(guān)閉活門，從而封閉回油通路。

圖2 錐體受力示意圖

3 故障總結(jié)分析

如圖3所示，由于錐體右側(cè)連接回油，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)油口有高壓油進(jìn)入時(shí)，錐體左側(cè)液體在狹窄空間內(nèi)使壓力得到保持，右側(cè)液體從回油口順利排出，錐體左側(cè)液體壓力將高于右側(cè)，此時(shí)錐體將受到向右的液壓力作用，當(dāng)壓強(qiáng)大于0.558MPa時(shí)，錐體將克服彈簧力向右移動(dòng)。當(dāng)有持續(xù)穩(wěn)定流量推動(dòng)時(shí)，隨著錐體的移動(dòng)，錐體與柱塞之間的間隙變大，錐體與接頭之間的間隙變小，使得錐體左側(cè)液體壓力增大，左右兩側(cè)壓力差進(jìn)一步增大，最終將錐體緊壓在接頭上，實(shí)現(xiàn)錐體與接頭的完全密封。

圖3 異常工作狀態(tài)示意圖

錐體在未經(jīng)泄壓的高壓回油沖擊以及持續(xù)流量的推動(dòng)下，克服彈簧力向接頭移動(dòng)，最終在液壓作用下與其接頭閥口接觸壓緊并密封，導(dǎo)致無(wú)法正?；赜停鲃?dòng)筒兩腔均形成高壓態(tài)勢(shì)，無(wú)法正常收放起落架；中斷供壓，消除使錐體與接頭壓緊密封的液壓力，錐體在彈簧力作用下復(fù)位，回油暢通，作動(dòng)筒可正常操縱起落架收放。

4 建議與改進(jìn)

要解決上述問(wèn)題，主要有以下三種措施：

(1)對(duì)飛行員而言，飛機(jī)上收放起落架時(shí)，將“開關(guān)”置于中立位置，實(shí)現(xiàn)作動(dòng)筒泄壓，即可解決此問(wèn)題。

(2)對(duì)于飛機(jī)修理與制造單位，通過(guò)控制錐體安裝的鋼球突出量，減小柱塞與錐體之間的間隙在2-2.2mm之間。該措施可以保證“開關(guān)”不經(jīng)過(guò)“中立”位置時(shí)連續(xù)收放起落架多次。

(3)在飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，將應(yīng)急排油活門的進(jìn)油口與回油口調(diào)換，改變液體壓力沖擊方向，使其與彈簧力方向一致，錐體受到的液體壓力只會(huì)將其壓緊在柱塞上，即使有持續(xù)高壓流也不會(huì)導(dǎo)致其異常啟動(dòng)，即可徹底解決上述故障問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)起落架收放過(guò)程中遇到的一個(gè)液壓系統(tǒng)故障問(wèn)題的分析，提出了多種改進(jìn)措施解決了起落架放下速度緩慢的故障，為飛機(jī)設(shè)計(jì)工作提供思路。

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[責(zé)任編輯、校對(duì)：梁春燕]

Abstract：Based on ideas such as failure positioning,mechanism analysis, and experimental verification,the paper analyzes the reasons for hydraulic system failures of an aircraft encountered in the process of landing through methods like failure mechanism analysis,flow and flow resistance experiment,and theoretical calculation.In the light of the findings of failure analysis,the paper designs the corresponding solutions to eliminate flaws of the aircraft and increase the reliability of the aircraft hydraulic system.

Keywords：hydraulic system;failure elimination;aircraft landing gear

FailureAnalysis&EliminationofHydraulicSystemforAnAircraftLandingGear

RENYi-zhi,LIHua

(Electromechanical Department,State-Run Wuhu Machinery Factory,Wuhu 241007,China)

V226

A

1008-9233(2017)05-0029-03

2017-08-18

任義志(1982-)，男，江蘇連云港人，工程師，主要從事飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷、分析研究。