潘 悅，曾 天，周 恒，葉景濱

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌， 330024）

0 引言

PCU 系統(tǒng)又稱駕駛員操縱裝置系統(tǒng)，是飛機的一個重要組成部件，用于傳遞駕駛員操縱指令，使飛機各操縱面按操縱指令進行偏轉(zhuǎn)，其工作性能直接影響到駕駛員的正常操縱，甚至涉及飛行安全。 某型飛機在小批產(chǎn)過程中， 大量出現(xiàn)PCU 系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)超差，無法滿足設(shè)計指標(biāo)要求，導(dǎo)致產(chǎn)生大量審理，拖延生產(chǎn)進度。 為有效控制PCU 系統(tǒng)審理數(shù)量， 本文對PCU 審理故障進行統(tǒng)計分析， 找出超差的主要影響指標(biāo)，從裝配過程、測試過程、系統(tǒng)成件等方面進行分析，找出問題的根本原因，制定了相應(yīng)的改進措施。

1 PCU 系統(tǒng)組成

PCU 系統(tǒng)是某型飛機飛控系統(tǒng)的子系統(tǒng)，該系統(tǒng)由駕駛桿、腳蹬、縱向調(diào)效機構(gòu)、載荷機構(gòu)、桿位移傳感器、腳蹬位移傳感器、阻尼器、拉桿、搖臂、支座等部件組成，系統(tǒng)安裝于飛機前、后座艙內(nèi)，用于控制飛機副翼、平尾、方向舵的轉(zhuǎn)動。駕駛桿及腳蹬組件主要完成傳遞飛行員操縱動作，將飛行員的機械操縱形成飛行操縱指令。指令傳感器能夠敏感感應(yīng)飛行員操縱指令并形成模擬電信號，輸入至飛行控制計算機。 載荷機構(gòu)給飛行員提供與位移成比例的操縱力。阻尼器增加縱向或橫向操縱桿系統(tǒng)阻尼。縱向調(diào)效機構(gòu)用于卸除桿力，減輕飛行員在飛行中長時間穩(wěn)住駕駛桿的疲勞。

2 PCU 系統(tǒng)制造及裝配工藝流程

1） 零件制造

零件制造單位按數(shù)模和技術(shù)規(guī)范要求完成管子、支座、搖臂等零件制造，并將零件組合，交付部裝廠。

2） 系統(tǒng)桿系裝配

部裝廠在機身座艙段裝配架上通過工裝來定位PCU 子系統(tǒng)中的支座和搖臂， 保證支座和搖臂孔軸線位置滿足數(shù)模要求，從而保證前、后艙拉桿桿系的準(zhǔn)確性，然后安裝前、后艙拉桿，按技術(shù)規(guī)范要求進行橫、縱、航向的桿系摩擦力測量，測量合格后，從搖臂上拆下拉桿，妥善包扎保護并標(biāo)識，于飛機合攏總裝下架后再重新安裝。

3） 系統(tǒng)成附件安裝

駕駛桿、腳蹬、縱向調(diào)效機構(gòu)、載荷機構(gòu)、桿位移傳感器等PCU 系統(tǒng)成件經(jīng)裝前試驗室裝前試驗合格后交付總裝廠，總裝廠通過訂制的專用工裝，分別以座艙地板上支座和定位孔為基準(zhǔn)， 安裝駕駛桿和腳蹬，檢查駕駛桿和腳蹬T 點位置準(zhǔn)確性，若不滿足設(shè)計要求則通過加墊進行調(diào)整，然后完成駕駛桿、腳蹬、縱向調(diào)效機構(gòu)、桿位移傳感器、載荷機構(gòu)等成附件的安裝，進行駕駛桿和腳蹬機械中立位置檢查與調(diào)整、電氣零位檢查與調(diào)整、電氣行程檢查與調(diào)整、靜態(tài)特性檢查、動態(tài)特性檢查，進行縱向調(diào)效機構(gòu)特性檢查。

3 PCU 系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析

PCU 系統(tǒng)裝機后檢查工作內(nèi)容有：前、后艙聯(lián)動桿系摩擦力檢查、機械零位調(diào)整與檢查、電氣零位調(diào)整與檢查、靜態(tài)特性檢查、動態(tài)特性檢查、縱向調(diào)效機構(gòu)特性檢查。 某型飛機自研制以來PCU 系統(tǒng)裝機后調(diào)試經(jīng)常出現(xiàn)超差現(xiàn)象，主要分為以下幾類：

1） 駕駛桿行程、腳蹬行程超差共14 項，占30%；

2） 啟動力、操縱力超差共25 項，占53%，其中駕駛桿超差20 項 （橫向力超差15 項， 縱向力超差5項），腳蹬5 項；

3） 極限電壓值超差4 項，占8.5%；

4） 配平范圍超差3 項，占6.4%；

5） 機械中立位置超差1 項，占2.1%。

1、3、4 類故障中由于前期沒有測試設(shè)備，裝前試驗室未對駕駛桿腳蹬做裝前測試試驗，駕駛桿、腳蹬的產(chǎn)品質(zhì)量未做控制；裝前試驗室從小批生產(chǎn)第3 架起增加了對PCU 系統(tǒng)的裝前測試試驗， 對駕駛桿腳蹬前期做了檢查，現(xiàn)已經(jīng)無此類故障發(fā)生。 5 類故障為偶發(fā)故障。 由此可以看出，PCU 系統(tǒng)裝機后調(diào)試超差情況主要為駕駛桿橫向靜態(tài)特性檢查超差。

4 PCU 系統(tǒng)故障原因分析

從上述故障模式分析可知，PCU 系統(tǒng)裝機后調(diào)試超差情況主要為駕駛桿橫向靜態(tài)特性檢查超差，針對此超差問題，從座艙桿系裝配、成品質(zhì)量以及裝前、裝后試驗三個方面進行了原因分析。

4.1 座艙桿系裝配過程分析

現(xiàn)發(fā)現(xiàn)駕駛桿橫向桿系中拉桿兩頭安裝了球面軸承，據(jù)部裝廠反映，此類拉桿上的軸承經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)動不靈活現(xiàn)象，針對此情況，工程技術(shù)部門測量了12架份此類拉桿中軸承的啟動力矩值。

通過測量分析， 當(dāng)軸承啟動力矩≥0.05N·m 時，軸承轉(zhuǎn)動緊澀；拉桿合格率低，分別為33%和25%，而且大部分不合格拉桿一端緊澀、一端靈活，但拉桿頭兩端孔內(nèi)徑尺寸皆為φ14N7， 軸承為同一規(guī)格；拉桿合格率高，達64%，不合格的拉桿也是一端緊澀、一端靈活。

駕駛桿橫向桿系中球面軸承存在緊澀現(xiàn)象，而駕駛桿橫向啟動力、操縱力又經(jīng)常超差，為了摸索球面軸承啟動力矩對駕駛桿靜態(tài)特性中橫向啟動力、操縱力的影響，我們在某架機上進行了工藝試驗，通過更換不同力矩值的前艙拉桿和后艙拉桿，在同一架飛機上進行駕駛桿啟動力、操縱力測試。

通過測量分析，拉桿力矩值越大，駕駛桿啟動力、操縱力值越大；前艙拉桿力矩值對前艙駕駛桿啟動力有影響，但對操縱力影響較小，對后艙駕駛桿啟動力、操縱力影響較大；后艙拉桿力矩值對前、后艙駕駛桿啟動力、操縱力影響較小。

按設(shè)計規(guī)范要求，從01 架起，部裝安裝完座艙桿系后，須進行橫、縱、航向桿系摩擦力檢查，根據(jù)部裝所有記錄的結(jié)果可知，都符合要求，01 架桿系摩擦力數(shù)據(jù)見表1。

4.2 PCU 系統(tǒng)裝前、裝后測試過程分析

由于前期缺少測試設(shè)備的原因，駕駛桿、腳蹬等成件的產(chǎn)品質(zhì)量未做控制， PCU 系統(tǒng)腳蹬、駕駛桿等成件是裝機驗證，從01 架才開始進行PCU 系統(tǒng)的裝前測試，對應(yīng)表1 中01 架、02 架出現(xiàn)的超差問題，PCU 系統(tǒng)裝前測試數(shù)據(jù)都合格，具體見表2。

表1 前、后艙聯(lián)動桿系摩擦力

表1、表2 中數(shù)據(jù)都符合設(shè)計規(guī)范要求，但在進行PCU 系統(tǒng)靜態(tài)特性檢查時，出現(xiàn)了啟動力超差現(xiàn)象，對此，工藝技術(shù)人員到特設(shè)試驗室和總裝現(xiàn)場對PCU 系統(tǒng)測試設(shè)備、測試環(huán)境進行對比，對其中存在的差異性進行了初步判定，發(fā)現(xiàn)主要集中在以下幾點：

表2 PCU 系統(tǒng)裝前測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1） PCU 子系統(tǒng)裝前和裝后測試方法具有差異性，自小批生產(chǎn)開始，測試方法完全統(tǒng)一；

2） PCU 系統(tǒng)裝前和裝后測試設(shè)備（包括桿力-桿位移傳感器）不完全一致，可能導(dǎo)致測量結(jié)果差異；

3） 不同測量人員對測試結(jié)果會產(chǎn)生不同的影響（包括人為操作、人為讀數(shù)誤差）；

4） 特設(shè)試驗臺固定同一套桿系進行裝前試驗，桿系摩擦力相對固定，實際現(xiàn)場飛機狀態(tài)不同，桿系的摩擦力也會不同（都在合格范圍內(nèi)），對測量結(jié)果會產(chǎn)生一定的影響。

4.3 PCU 系統(tǒng)成件分析

在小批飛機生產(chǎn)過程中，針對PCU 系統(tǒng)駕駛桿空行程、啟動力、操縱力超差等批次性成品問題，工作人員對駕駛桿進行了返廠調(diào)試修理，為查找駕駛桿產(chǎn)品問題，主機技術(shù)人員赴成品廠與廠家人員共同查找PCU 系統(tǒng)駕駛桿空行程、啟動力、操縱力超差可能形成的原因，最后歸納成以下四點：

1） 橫向后艙空行程：前/后艙駕駛桿組件中使用的關(guān)節(jié)軸承因研磨過度后出現(xiàn)較大軸向活動間隙，導(dǎo)致系統(tǒng)空行程超差。

2） 橫向啟動力偏大：前/后艙駕駛桿組件轉(zhuǎn)盒內(nèi)部分軸承未充分潤滑，駕駛桿組件的防塵套在操縱時對駕駛桿有輕微牽扯。

3） T 點未與對稱軸線重合：駕駛桿橫向T 點中立位置檢查不到位。

4） 縱向最大操縱力偏?。嚎v向載荷機構(gòu)的標(biāo)稱值折算至縱向T 點的力值偏小約3%；縱向調(diào)效機構(gòu)和前艙駕駛桿轉(zhuǎn)盒剛度較弱對操縱力的影響約2%；導(dǎo)致前艙駕駛桿縱向操縱力偏小約5%。

將小批生產(chǎn)的飛機駕駛桿返廠進行復(fù)測，發(fā)現(xiàn)由于上述四點原因造成駕駛桿批次性質(zhì)量問題，大部分駕駛桿不合格，影響裝機后測試結(jié)果。

4.4 分析結(jié)果

從上述原因分析可以基本得出，造成飛機駕駛桿裝后超差審理的幾點重要因素如下：

1） 軸承的安裝會影響拉桿的力矩， 拉桿的力矩會對啟動力、操縱力有一定影響。

2） 前期研制階段缺少裝前測試設(shè)備，駕駛桿、腳蹬等成件產(chǎn)品質(zhì)量未做控制。

3） 駕駛桿質(zhì)量不穩(wěn)定。

4） PCU 子系統(tǒng)測試方法存在差異。

5 PCU 系統(tǒng)故障改進措施

綜合上述分析，通過對座艙桿系裝配過程、成品質(zhì)量以及裝前、裝后試驗等三個環(huán)節(jié)加強控制，提出以下改進措施：

1） 要求部裝廠從01 架開始，按設(shè)計規(guī)范要求進行前、后艙聯(lián)動桿系摩擦力檢查。

2） 在部裝壓完軸承襯套的拉桿交付到總裝階段，要嚴(yán)格控制多余物，不允許任何異物掉落進軸承襯套內(nèi)。

3） 裝前、裝后測試PCU 系統(tǒng)工藝方法要完全統(tǒng)一。 明確測試次數(shù)不小于3 次，且連續(xù)測試的合格率應(yīng)為100%，反之則測試次數(shù)應(yīng)不小于5 次，連續(xù)測試合格率應(yīng)不小于70%。

4） 由于同一個人操作特設(shè)裝前測試設(shè)備和總裝測試設(shè)備，數(shù)據(jù)都無法做到一致性。 工程技術(shù)部門發(fā)文明確裝前試驗室完成裝前測試設(shè)備的優(yōu)化，要求裝前測試夾具和力傳感器必須與總裝廠一致，以此來保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、唯一性。

5） 駕駛桿本身的8 個安裝孔相對位置穩(wěn)定性差，現(xiàn)行采用的是配鉆地板安裝孔，互換性差，現(xiàn)已定制廠際協(xié)調(diào)模板協(xié)調(diào)制出駕駛桿和座艙地板的安裝孔，從而實現(xiàn)駕駛桿的互換。

6 PCU 系統(tǒng)故障改進措施效果評估

上述工藝改進措施已經(jīng)實施，后續(xù)生產(chǎn)10 架飛機的測量數(shù)據(jù)顯示，駕駛桿橫向靜態(tài)特性裝機后全部合格，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 駕駛桿靜態(tài)特性檢查結(jié)果

7 結(jié)語

本文針對某型飛機PCU 系統(tǒng)測試過程中出現(xiàn)的一系列超差審理等問題，組織對問題進行了查證和改進，通過與承制廠的廠際協(xié)調(diào)解決了PCU 成品的問題，同時采取了相應(yīng)的工藝改進措施，解決了操作手法、測量手段等方面的問題。對后續(xù)飛機的跟蹤驗證表明措施有效，已基本解決某型飛機研制以來PCU 系統(tǒng)存在的一系列問題，為解決同類故障提供了借鑒。