■ 王志剛 畢海亮 王鵬飛/凌云科技集團有限責任公司

0 引言

某型飛機傳統(tǒng)修理工藝一般采用機上供電的方法進行液壓系統(tǒng)功能試驗，但由于飛機液壓系統(tǒng)是依靠電氣系統(tǒng)控制，經(jīng)常因部分電氣線路、電門和附件的故障導致液壓系統(tǒng)功能試驗工作受限，影響飛機正常維修周期。液壓系統(tǒng)功能試驗作為飛機維修的重要工序，試驗項目多、工序復雜、周期較長，若無法將電氣故障與系統(tǒng)功能試驗隔離，將大大延長維修周期，造成嚴重的成本浪費。針對該問題，本文開展了液壓系統(tǒng)地面控制裝置的設計與工藝方法研究，有效解決了飛機液壓系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)故障時無法完成調整試驗的問題，有利于縮短飛機維修周期，降低維修成本。

1 液壓系統(tǒng)操縱控制系統(tǒng)

某型飛機液壓系統(tǒng)由起落架收放、襟翼收放、前輪轉彎、主輪剎車、驅動風擋雨刮器、發(fā)動機應急停車和螺旋槳應急順槳、多用途艙門開關等操縱控制系統(tǒng)組成。本文研究的對象是由電氣控制的操縱控制系統(tǒng)，包括起落架收放、襟翼收放、前輪轉彎、多用途艙門開關。

1.1 起落架收放系統(tǒng)

起落架收放系統(tǒng)的功能是完成飛機起飛、著陸時起落架的收起和放下。飛機收起落架時，將起落架轉換開關扳到“收起”位置，12型電磁活門將壓力油路與收起油路接通，壓力油進入上位鎖開鎖作動筒和收放作動筒收起腔，使起落架收起；同時，接通11型電磁活門，將主蓄壓器的充壓管路關斷，液壓泵便停止向主蓄壓器充壓，壓力油全部供給起落架收放作動筒收起腔，縮短起落架收起時間。飛機放起落架時，將起落架轉換開關扳到“放下”位置，12型電磁活門將壓力油路與放下油路接通，壓力油進入下位鎖開鎖作動筒和收放作動筒放下腔，使起落架放下。

1.2 襟翼收放系統(tǒng)

襟翼收放系統(tǒng)的功能是在飛機起飛時將襟翼放下到15°的角度，增大飛機升力；在飛機著陸時將襟翼放下到30°的角度，增加飛機阻力，縮短著陸滑跑距離。襟翼收放系統(tǒng)分為正常收放和應急放兩種形式，分別由主供壓系統(tǒng)和應急供壓系統(tǒng)供壓，正常收放襟翼依靠22A型電磁活門實現(xiàn)，應急放襟翼依靠21A型電磁活門實現(xiàn)。飛機放襟翼時，將正常收放襟翼開關扳到“放下”位置，22A型電磁活門接通壓力油路和放下油路，一路壓力油經(jīng)梭形活門松開摩擦片制動器；另一路壓力油經(jīng)流量控制活門、液壓鎖和梭形活門流至液壓馬達，液壓馬達在油壓的作用下開始轉動，將襟翼放下。飛機收襟翼時，將正常收放襟翼開關扳到“收起”位置，22A型電磁活門接通壓力油路和收起油路，一路壓力油經(jīng)梭形活門松開摩擦片制動器；另一路壓力油經(jīng)液壓鎖和梭形活門流至液壓馬達，液壓馬達在油壓的作用下開始轉動，將襟翼收起。應急放襟翼的工作情況與正常放襟翼時相似。

1.3 前輪轉彎系統(tǒng)

前輪轉彎系統(tǒng)的功能是在飛機地面滑行和起飛著陸時糾正飛機的滑跑方向。飛機以小角度滑行和大角度轉彎時用手操縱轉彎，前輪最大偏轉角度為45°；在起飛和著陸滑跑時用腳操縱前輪轉彎，前輪最大偏轉角度為10°，前輪轉彎時的手腳操縱的切換是通過操縱22A型電磁開關實現(xiàn)的。飛機前輪左右轉彎時，接通手或腳操縱轉彎開關，22A型電磁開關工作，壓力油進入轉彎分配器，操縱手輪或腳蹬向左或向右，打開轉彎分配器分流活門，使壓力油進入前輪轉彎作動筒左腔或右腔，推動前輪向操縱方向轉動。前輪轉彎作動筒兩腔的管路連接通過21B型電磁開關實現(xiàn)，使飛機在地面運動時前起落架能夠自由定位。

1.4 多用途艙門開關系統(tǒng)

多用途艙門開關系統(tǒng)的功能是在飛機飛行時完成多用途艙門的“打開”與“關閉”。多用途艙門開關系統(tǒng)分為正常開關和應急開關兩種形式，分別由主供壓系統(tǒng)和應急供壓系統(tǒng)供壓，正常和應急開關多用途艙門都依靠12型電磁活門實現(xiàn)。將多用途艙門正常操縱開關扳到“打開”位置，12型電磁活門接通壓力油路和打開油路，壓力油經(jīng)單向限流活門、梭形活門和液壓鎖流至多用途艙門收放作動筒打開腔，帶動多用途艙門打開；將多用途艙門正常操縱開關扳到“關閉”位置，12型電磁活門接通壓力油路和關閉油路，壓力油經(jīng)單向限流活門、梭形活門和液壓鎖流至多用途艙門收放作動筒關閉腔，帶動多用途艙門關閉。應急開關多用途艙門的工作情況與正常開關多用途艙門相似。

2 電磁活門供電機理分析

該型飛機液壓系統(tǒng)起落架收放、襟翼收放、前輪轉彎、多用途艙門開關依靠各分系統(tǒng)電磁活門來控制液壓系統(tǒng)油路的走向，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)操縱功能。電磁活門的工作原理是依靠電磁鐵通電，在電磁力的作用下推動活門內部閥芯移動，控制液壓系統(tǒng)油路的通或斷。不同型號電磁活門的區(qū)別在于供電方式的差異和油路切換形式的差異。供電方式的差異體現(xiàn)在電磁活門的工作狀態(tài)不同，油路切換形式的差異體現(xiàn)在不同工作狀態(tài)下電磁活門腔體內連通的形式不同。各系統(tǒng)功能對應的電磁活門如表1所示。

表1 液壓操縱系統(tǒng)對應電磁活門型號

結合該型飛機起落架收放、襟翼收放、前輪轉彎、多用途艙門開關系統(tǒng)工作電路原理圖，分析各型號電磁活門供電機理，確定電磁活門供電與控制關系。各型號電磁活門針孔供電關系如表2所示。

表2 電磁活門針孔供電關系

3 液壓系統(tǒng)地面控制裝置設計

根據(jù)功能試驗要求，設計了一種液壓系統(tǒng)地面控制裝置。該裝置包括1臺標準機箱、1套電源電纜、4套飛機連接電纜。標準機箱由信號燈、控制電門、電壓表、連接插座、保險絲等元器件組成?；舅悸肥菍C上液壓系統(tǒng)電氣控制線路模擬到地面控制裝置上，通過地面控制裝置向機上電磁活門提供27V電壓并建立遠程控制關系，以實現(xiàn)地面遠程控制飛機液壓系統(tǒng)功能試驗的目的，完成起落架收放、襟翼收放、前輪轉彎、多用途艙門開關試驗工序。液壓系統(tǒng)地面控制裝置控制關系如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)地面控制裝置控制關系

液壓系統(tǒng)地面控制裝置設計包括液壓系統(tǒng)地面控制裝置電路設計、液壓系統(tǒng)地面控制裝置操作面板設計、液壓系統(tǒng)地面控制裝置接口設計。

3.1 液壓系統(tǒng)地面控制裝置電路設計

通過以上分析，繪制電磁活門地面供電模擬器控制電路（見圖2），確保設計電路符合操作要求。

圖2 液壓系統(tǒng)地面控制裝置電路圖

1）收起落架電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→“收起-放下”轉換開關→油門桿位置信號微動開關→地面聯(lián)鎖終點開關→收起落架電磁開關12型的插頭座③→線圈→插頭座①→地。與此同時，正電從ZKC配電盤→自動保護開關→“收起-放下”轉換開關→蓄壓器充壓電磁開關11型的插頭座①→線圈→插頭座②→地。

2）放起落架電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→“收起-放下”轉換開關→收起落架電磁開關12型的插頭座②→線圈→插頭座①→地。

3）放襟翼電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→供給襟翼位置電動機構電源→襟翼位置扳動開關→襟翼位置電動機構→電磁開關22A型的插頭座②→線圈→插頭座①→地。

4）收襟翼電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→供給襟翼位置電動機構電源→襟翼位置扳動開關→襟翼位置電動機構→電磁開關22A型的插頭座③→線圈→插頭座①→地。

5）應急放襟翼電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→應急放襟翼開關→襟翼位置電動機構→電磁開關21A型的插頭座①→線圈→插頭座②→地。

6）手操縱前輪轉彎電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→聯(lián)鎖微動開關→操縱轉換開關→電磁開關22A型的插頭座②→線圈→插頭座①→地。與此同時，正電從ZKC配電盤→自動保護開關→終點開關→操縱轉換開關→電磁開關21B型的插頭座①→線圈→插頭座②→地。

7）腳操縱前輪轉彎電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→聯(lián)鎖微動開關→操縱轉換開關→電磁開關22A型的插頭座③→線圈→插頭座①→地。與此同時，正電從ZKC配電盤→自動保護開關→終點開關→操縱轉換開關→電磁開關21B型的插頭座①→線圈→插頭座②→地。

8）打開多用途艙門電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→收放多用途艙門開關→電磁活門12型的插頭座②→線圈→插頭座①→地。

9）關閉多用途艙門電路原理：正電從ZKC配電盤→自動保護開關→收放多用途艙門開關→電磁活門12型的插頭座③→線圈→插頭座①→地。

3.2 液壓系統(tǒng)地面控制裝置操作面板的設計

通過對各分系統(tǒng)控制方式的研究，開展液壓系統(tǒng)地面控制裝置操作面板設計。規(guī)劃面板分區(qū)布局，計算面板開孔尺寸，使操作面板符合正確控制方式和常規(guī)操作習慣，達到提高工作效率和防止出現(xiàn)錯誤操作行為的目的。設備操作面板分為輸入模塊、控制模塊、輸出模塊共3個模塊。輸入模塊由電源輸入接口、輸入開關和輸入電壓表等元器件組成；控制模塊由2個兩位控制開關、2個三位控制開關和6個指示燈等元器件組成；輸出模塊由4個輸出接口組成。

液壓系統(tǒng)地面控制裝置操作面板材料為閃光銀鋁板，表面文字采用滲透印刷，面板選材實用美觀，面板指示清晰、操作簡單，具有較高的安全性和可靠性。面板上設計有指示燈，提醒操作者液壓系統(tǒng)工作位置，內設電壓表顯示輸出電壓，以及控制開關和連接插座，有效保證電壓的輸送。液壓系統(tǒng)地面控制裝置操作面板示意如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)地面控制裝置操作面板示意圖

3.3 液壓系統(tǒng)地面控制裝置接口的設計

結合該型飛機液壓系統(tǒng)電磁活門功用及分類，對液壓系統(tǒng)地面控制裝置接口進行設計。由于21A型電磁活門和21B型電磁活門的控制關系相似，將兩個電磁活門接口合并成1個，設計了12型電磁活門、22A型電磁活門、11型電磁活門、21A型電磁活門共4個接口。接口采用快卸式接頭，便于拆裝?；诟餍吞栯姶呕铋T供電機理分析，確定液壓系統(tǒng)地面控制裝置與機上電磁活門匹配關系。液壓系統(tǒng)地面控制裝置接口示意如圖4所示。

圖4 液壓系統(tǒng)地面控制裝置接口示意圖

4 液壓系統(tǒng)地面控制工藝方法研究

在飛機液壓系統(tǒng)模擬供壓時，采用液壓系統(tǒng)地面控制裝置供電，通過連接電纜的連接，在機上電磁活門與控制裝置操作開關之間建立控制關系，如圖5所示。

圖5 液壓系統(tǒng)地面控制工藝方法試驗結果

4.1 起落架收放試驗

將起落架收放電磁活門12型和11型與地面電纜線插頭連接好。操縱地面控制裝置面板上電磁活門11型控制開關置于“接通”位（綠燈亮），操縱地面控制裝置面板上電磁活門12型控制開關置于“收起”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通起落架收起油路，完成起落架收起功能試驗。操縱地面控制裝置面板上電磁活門12型控制開關置于“放下”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通起落架放下油路，完成起落架放下功能試驗。

4.2 正常襟翼收放試驗

將襟翼正常收放電磁活門22A型與地面電纜線插頭連接好。操縱地面控制裝置面板上電磁活門22A型控制開關置于“收起”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通襟翼收起油路，完成襟翼收起功能試驗。操縱地面控制裝置面板上電磁活門22A型控制開關置于“放下”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通襟翼放下油路，完成襟翼放下功能試驗。

4.3 應急放襟翼試驗

將襟翼應急收電磁活門21A型與地面電纜線插頭連接好。操縱地面控制裝置面板上電磁活門21A型控制開關置于“放下”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通襟翼放下油路，完成襟翼應急放下功能試驗。

4.4 前輪轉彎試驗

將前輪轉彎電磁活門22A型和21B型與地面電纜線插頭連接好。操縱地面控制裝置面板上電磁活門21B型控制開關置于“接通”位（綠燈亮），操縱地面控制裝置面板上電磁活門22A型控制開關置于“手操縱”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通前輪轉彎手操縱油路，操縱機上前輪轉彎手輪，完成手操縱前輪轉彎功能試驗。操縱地面控制裝置面板上電磁活門22A型控制開關置于“腳操縱”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通前輪轉彎腳操縱油路，操縱機上腳蹬，完成腳操縱前輪轉彎功能試驗。

4.5 多用途艙門收放試驗

將多用途艙門收放電磁活門12型與地面電纜線插頭連接好。操縱地面控制裝置面板上電磁活門12型控制開關置于“收起”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通多用途艙門收起油路，完成多用途艙門收起功能試驗。操縱地面控制裝置面板上電磁活門12型控制開關置于“放下”位（綠燈亮），飛機液壓系統(tǒng)接通多用途艙門放下油路，完成多用途艙門放下功能試驗。多用途艙門應急收放操作與正常收放操作一致。

5 總結

通過液壓系統(tǒng)地面控制裝置的設計與工藝方法的研究，實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)地面模擬供電和液壓系統(tǒng)調整試驗，各項技術指標滿足相關技術要求，性能合格。該方法打破了只能采用機上電源進行液壓系統(tǒng)功能試驗的傳統(tǒng)操作模式，為飛機維修提供了新思路，降低了維修成本，縮短了修理周期。傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)功能試驗時仍需滿足機上電路完整并在地面電源車供電方式下進行，存在的維修靈活性差、易受其他因素限制等缺點，與此相比本文提出的方法已在該型飛機上實現(xiàn)機上無電情況下進行液壓系統(tǒng)功能試驗的能力。同時，利用液壓系統(tǒng)地面控制裝置，可驗證各分系統(tǒng)電磁活門工作性能，剝離電氣系統(tǒng)故障的判定路線，優(yōu)化調試階段系統(tǒng)故障分析和排除的流程，降低調試難度，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障的快速定位，提高飛機維修質量。