王慧明，張嚴(yán)林，許茹悅

(昌河飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江西 景德鎮(zhèn) 333000)

直升機(jī)操縱系統(tǒng)是通過(guò)駕駛員進(jìn)行操縱，使座艙操縱裝置(駕駛桿、總距桿、腳蹬)經(jīng)液壓助力器傳遞到主、尾槳葉，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的姿態(tài)和狀態(tài)控制，液壓助力器使駕駛員可以準(zhǔn)確而不費(fèi)力地操縱直升機(jī)。在日常組織飛行中，經(jīng)常出現(xiàn)“助力器卡滯”的故障，對(duì)飛行安全影響較大，排故周期往往較長(zhǎng)。本文以“助力器卡滯”故障為研究對(duì)象，運(yùn)用故障樹(shù)分析方法并結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理，對(duì)故障原因進(jìn)行快速定位，提高了直升機(jī)“助力器卡滯”的故障診斷效率和水平[1]。

1 操縱系統(tǒng)組成

直升機(jī)操縱系統(tǒng)包括主槳操縱系統(tǒng)和尾槳操縱系統(tǒng)，主要由主尾槳葉、自動(dòng)傾斜器、尾槳操縱機(jī)構(gòu)、總距桿、周期桿、腳蹬、舵機(jī)、助力器等組成，其原理圖如圖1所示[2]。助力器包括3臺(tái)主槳助力器和1臺(tái)航向助力器，主槳助力器安裝在主減機(jī)匣上，其輸出直接驅(qū)動(dòng)自動(dòng)傾斜器；航向助力器與尾減端面對(duì)接，活塞桿驅(qū)動(dòng)尾槳操縱機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

主、尾槳助力器的分油裝置為柱式轉(zhuǎn)閥，由主分配閥和輔助分配閥組成，當(dāng)任何一個(gè)主分配閥卡滯時(shí)，輔助分配閥能繼續(xù)工作，這時(shí)主警告燈和“助力器卡滯”燈燈亮，警告駕駛?cè)舜藭r(shí)助力器主分配閥已卡滯，這時(shí)駕駛?cè)丝梢栽诰C合顯示器上查詢到助力器卡滯的故障信息[3]。

2 助力器卡滯故障原理分析和模型構(gòu)建

故障樹(shù)分析法(Fault Tree Analysis)具有層次性強(qiáng)、因果關(guān)系明確等特點(diǎn)，結(jié)合告警系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)的原理和維修診斷經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建故障樹(shù)，明確直觀地反映出診斷系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯關(guān)系。本文對(duì)直升機(jī)的“助力器卡滯”故障進(jìn)行分析，并選取這一故障作為頂事件，找出系統(tǒng)中頂事件發(fā)生的所有直接和間接原因作為第二級(jí)事件，然后根據(jù)演繹分析法，再找出造成第二級(jí)事件發(fā)生的原因，這樣逐級(jí)查找下去，直至追查到頂事件發(fā)生的根本原因(底事件)[4-5]。

根據(jù)分析，此故障頂事件的發(fā)生從產(chǎn)生原因看可能主要由三個(gè)原因引起：告警系統(tǒng)故障、液壓系統(tǒng)故障、操縱系統(tǒng)故障。三者只要出現(xiàn)其一，就會(huì)導(dǎo)致助力器卡滯報(bào)故。

依據(jù)故障樹(shù)構(gòu)建原理，用“或門”將它們與頂事件相關(guān)聯(lián)。按照此分析方法，可能導(dǎo)致助力器卡滯的各系統(tǒng)故障建立故障樹(shù)如下[6-7]。

2.1 告警系統(tǒng)故障

助力器卡滯告警系統(tǒng)電路原理如圖2所示。

信號(hào)燈盒內(nèi)部供電，經(jīng)轉(zhuǎn)接模塊、助力器卡滯繼電器接地，形成回路，助力器卡滯燈常亮；NAMP計(jì)算機(jī)給出高電平，經(jīng)右繼電器盒、助力器卡滯繼電器接地，形成回路，綜顯報(bào)助力器卡滯。

根據(jù)上述原理，建立初步告警系統(tǒng)故障樹(shù)如圖3所示。

2.2 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)故障有如下2類。

1)液壓壓力低：液壓系統(tǒng)壓力達(dá)不到系統(tǒng)所需壓力時(shí)，助力器微動(dòng)開(kāi)關(guān)一直處于“工作”位，導(dǎo)致助力器報(bào)故。

2)尾助切斷：右液壓系統(tǒng)的油箱上裝有低油面開(kāi)關(guān)，液壓低油面低報(bào)故時(shí)，主警告燈閃亮，MFD顯示右液壓油面低；同時(shí)接通尾助切斷電磁閥，切斷右液壓系統(tǒng)向尾助力器的供油，助力器卡滯報(bào)故[8]。

建立液壓系統(tǒng)故障樹(shù)如圖4所示。

2.3 操縱系統(tǒng)故障

每個(gè)主槳助力器作動(dòng)筒包括一個(gè)能探測(cè)輔助分配閥位置的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，接通微動(dòng)開(kāi)關(guān)，輔助分配閥工作，助力器卡滯報(bào)警。助力器卡滯控制電路原理如下。

1)給液壓系統(tǒng)供壓前(見(jiàn)圖5)：給液壓系統(tǒng)供壓之前，全部微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于“工作”位置，斷開(kāi)控制繼電器2的電路，而2的觸點(diǎn)是在常閉位置上，助力器卡滯警告燈亮。

2)給液壓系統(tǒng)供壓之前的檢查(見(jiàn)圖6)：按壓“助力器測(cè)試”按鈕，通過(guò)所有串聯(lián)微動(dòng)開(kāi)關(guān)“工作”觸點(diǎn)，使繼電器2電路被接通。如果檢測(cè)電路正常工作，則助力器卡滯警告燈熄滅；如果助力器卡滯警告燈不熄滅，則線路故障。

3)供壓后的正常工作(見(jiàn)圖7)：所有微動(dòng)開(kāi)關(guān)都處于常閉位置，控制電路接通，則助力器卡滯警告燈不亮。

4)主分配閥卡滯(見(jiàn)圖8)：如果出現(xiàn)一個(gè)伺服閥卡住，相應(yīng)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于“工作”位置，控制電路斷開(kāi)，助力器卡滯告警燈亮。

由上述原理圖可知，任一助力器故障或者線路故障時(shí)均會(huì)導(dǎo)致報(bào)故。

建立操縱系統(tǒng)的故障樹(shù)如圖9所示。

根據(jù)上述分析，可以繪制出“助力器卡滯”故障樹(shù)圖(見(jiàn)圖10)，故障樹(shù)對(duì)應(yīng)的事件列表見(jiàn)表1。

表1 故障樹(shù)對(duì)應(yīng)的事件列表

故障樹(shù)分析的目的是找出系統(tǒng)的全部最小割集。割集是能使頂事件發(fā)生的一些底事件的集合。最小割集是指屬于它的底事件都發(fā)生，就能使頂事件發(fā)生的必要底事件集合。用下行法計(jì)算本文的最小割集為：

T=A1∪A2∪A3=X1+X2+X3+X4+

X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+

X12+X13+X14+X15

本故障樹(shù)的最小割集為15個(gè)基本事件，其中任何一個(gè)發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致“助力器卡滯”故障的發(fā)生。

3 故障診斷

按照排故從易到難的原則，參考故障樹(shù)，畫出排故流程圖(見(jiàn)圖11)[9]，一一排除，最終定位故障原因。

首先應(yīng)目視檢查液壓系統(tǒng)有無(wú)滲漏，液壓系統(tǒng)壓力是否正常，液壓油箱油面低是否報(bào)故，確認(rèn)最基礎(chǔ)的事實(shí)后，按如下順序進(jìn)行故障定位，否則先處理上述問(wèn)題。

1)告警系統(tǒng)。

地面通電，系統(tǒng)不供壓，按壓助力器測(cè)試按鈕，助力器卡滯燈應(yīng)滅，否則可能是線路故障，通過(guò)短接左前、左后、尾助的2、3號(hào)點(diǎn)，右前助力器的1、3號(hào)點(diǎn)，再次按壓助力器測(cè)試按鈕，如果仍不熄滅，可能是告警系統(tǒng)故障，如信號(hào)燈盒、繼電器或某段線路，需一一定位；如果熄滅，則可能是助力器的微動(dòng)開(kāi)關(guān)故障，應(yīng)后續(xù)供壓進(jìn)一步排查。

2)液壓系統(tǒng)。

右系統(tǒng)供壓情況下，按壓尾助切斷試驗(yàn)后，腳蹬無(wú)法蹬動(dòng)，松開(kāi)后，腳蹬可以蹬動(dòng)，則正常，如果按壓后不能蹬動(dòng)，松開(kāi)后依然無(wú)法蹬動(dòng)，則尾助切斷電磁閥故障或者尾助切斷開(kāi)關(guān)故障。

3)操縱系統(tǒng)。

左、右供壓情況下，往復(fù)操縱腳蹬、駕駛桿及總距桿，“助力器卡滯”警告燈如果閃爍，則至少1臺(tái)助力器卡滯，短接左前、左后、尾助的1、4點(diǎn)，右前的2、4號(hào)點(diǎn)，助力器卡滯燈應(yīng)熄滅；如果不熄滅，則是助力器卡滯控制線路故障。

按上述短接3個(gè)插頭，留1個(gè)插頭與機(jī)上連接，往復(fù)操縱腳蹬、駕駛桿及總距桿，如果助力器卡滯燈不滅，則此助力器是完好的，依次排除剩下的助力器。

如果助力器卡滯燈滅，則此助力器故障，短接此助力器，再行排除剩下的3個(gè)助力器。

尤其要注意可能有2個(gè)及以上助力器故障，排除出1個(gè)助力器故障后，應(yīng)繼續(xù)排查剩余的助力器是否完好。

4 案例分析

示例：某架機(jī)某日飛行，非航電故障清單報(bào)“助力器卡滯”故障，同時(shí)故障燈盒“助力器卡滯”燈亮。

1)液壓系統(tǒng)壓力正常，無(wú)滲漏，低油面未報(bào)故，地面助力器卡滯測(cè)試正常。

2)地面供壓，故障常在，短接左前、左后、尾助力器1、4針腳和右前助力器2、4針腳，故障消失，依次插上4個(gè)助力器插頭，當(dāng)插上左前和右前助力器插頭時(shí)，故障出現(xiàn)，故判斷為左前和右前助力器同時(shí)故障，更換后，地面供壓通電檢查正常。

5 優(yōu)化改進(jìn)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，“助力器卡滯”報(bào)故的原因主要是助力器成品故障，經(jīng)返廠檢查，造成成品問(wèn)題的原因主要有2個(gè)：1)助力器微動(dòng)開(kāi)關(guān)批次性問(wèn)題；2)助力器主副旋轉(zhuǎn)閥裝配容差問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，后續(xù)廠家已對(duì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)元器件進(jìn)行更改，對(duì)裝配方法進(jìn)行優(yōu)化，故障頻次明顯減少。

6 結(jié)語(yǔ)

助力器卡滯故障對(duì)飛行安全影響較大，但在實(shí)際診斷過(guò)程中面臨許多問(wèn)題，系統(tǒng)交聯(lián)較多，診斷設(shè)備導(dǎo)致場(chǎng)地受限等，往往會(huì)使工程技術(shù)人員束手無(wú)策。本文采用基于故障樹(shù)的故障樹(shù)故障診斷方法，總結(jié)出了助力器卡滯類故障最優(yōu)的診斷步驟，最大限度地減少了測(cè)量、試驗(yàn)次數(shù)，并降低了對(duì)維修人員知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求，提高了故障診斷的效率和實(shí)用性。這種助力器卡滯故障診斷方法在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。