■ 范琦/國營蕪湖機械廠

0 引言

某型舵機在實際使用過程中具備兩種功能：一種為操縱舵面偏轉功能，操縱系統(tǒng)的執(zhí)行機構；另一種為極限限制功能，當俯仰方向過載超過允許值時限制駕駛桿繼續(xù)移動。其工作可靠性和穩(wěn)定性不僅對飛行控制系統(tǒng)至關重要，而且直接影響飛機的飛行品質和安全[1]。該舵機是典型的閉環(huán)反饋伺服系統(tǒng)，導致其微動電門故障的影響因素較多，本文采用故障樹分析方法，將故障現(xiàn)象與故障原因之間的邏輯關系全面、簡潔、清晰、形象地描述出來，便于理清思路，防止梳理過程出現(xiàn)疏忽、錯漏[2]。

1 故障現(xiàn)象

某型舵機性能重復試驗時，發(fā)現(xiàn)舵機微動電門信號燈不亮。工藝要求將搖臂置于中間位置，緩緩增大控制信號，使搖臂向極限位置移動，直到控制臺上的信號燈燃亮為止（信號燈燃亮表示微動電門開始動作）。微動電門信號燈應在活塞桿距止端0.5～3mm 時燃亮，但故障產品搖臂位移全行程中微動電門燈均不亮。

2 工作原理

2.1 舵機組成

該型舵機主要由作動筒組件、輸出搖臂、電動液壓放大器、電磁活門、油濾、微動電門、反饋傳感器、連通活門等組成。舵機接收電傳操縱系統(tǒng)信號后，根據信號對輸出活塞組件配油，輸出機械信號（位移）傳遞至舵面執(zhí)行傳動裝置，實現(xiàn)舵面偏轉及飛行姿態(tài)變換。

2.2 工作原理

舵機控制示意圖如圖1 所示。該型舵機接通控制電流后，電磁活門接通，高壓液壓油進入舵機內部，打開連通活門切斷活塞桿兩個腔室，同時到達電動液壓放大器。此時，向電動液壓放大器輸入搖臂移動信號，在電信號操縱控制下電動液壓放大器給活塞桿兩腔配油，活塞桿兩腔壓力差控制其運動，帶動搖臂運動。同時，活塞桿帶動反饋傳感器裝置發(fā)出反饋信號，閉環(huán)控制時該反饋信號接入，搖臂可停留在中間任意環(huán)節(jié)。在開環(huán)狀態(tài)下，傳感器反饋信號不接入，舵機輸出搖臂一旦開始運動僅可在極限位置停留。當活塞桿運動到一定位置時，觸動微動電門裝置，電門發(fā)出舵機搖臂極限邊界位置信號，此時控制面板微動電門信號燈亮。

圖1 舵機控制示意圖

3 故障原因分析

3.1 故障樹

如圖2 所示，根據舵機的微動電門工作原理，當舵機電門出現(xiàn)燈不亮故障時可從以下幾個環(huán)節(jié)進行分析。

圖2 某型舵機異響故障樹

1）裝配故障：安裝異常、插座焊接異常等。

2）機械故障：運動部位卡滯、位移異常、活塞桿尺寸異常和間隙異常等。

3）電氣故障：電門觸點積炭、電門內部故障、電門觸點異常、導線電阻異常和導線絕緣異常等。

3.2 故障定位

1）底事件X1 機理分析及排查

若活塞桿直徑磨損偏小，將導致與襯套配合尺寸偏差，搖臂輸出力或位移出現(xiàn)異常。若活塞桿長度出現(xiàn)偏差，則分解前檢查、裝配調試過程均無法通過微動電門燈亮檢查。檢查活塞尺寸故檢記錄、調試試驗記錄均符合要求，短時間不會導致活塞尺寸偏離，可排除活塞桿尺寸異常因素。即底事件X1 被排除。

2）底事件X2、X3 機理分析及排查

若活塞桿卡滯，可能導致?lián)軛U位移無法到達微動電門開啟位置，其活塞桿輸出力將出現(xiàn)異?；蛘哌\動過程可觀察到卡滯現(xiàn)象。若輸出位移異常，同樣將導致?lián)軛U無法觸發(fā)微動電門、搖臂輸出位移將出現(xiàn)異常。

對已檢測的活塞輸出力及位移進行重復試驗檢查，其輸出力及位移數值符合工藝要求，運動過程平穩(wěn)無卡滯，排除活塞桿輸出故障因素。即底事件X2、X3 被排除。

3）底事件X4、X5、X6 機理分析及排查

若微動電門導線破損、斷路、電阻異常，檢測插頭處電阻應超出工藝要求。若焊接異常導致虛焊、漏焊、焊料堆積等現(xiàn)象或焊接錯誤，則插頭電阻應不符合工藝要求或焊接處外觀、焊點異常。

檢測插頭阻值及絕緣，電阻及絕緣均正常；檢查焊接外觀，質量均符合要求。排除了導線電阻異常、焊接故障因素。即底事件X4、X5、X6 被排除。

4）底事件X7、X8、X9 機理分析及排查

若微動電門內部故障、觸點積炭或彈片失效，則電門無法正常開閉或按鍵異常，微動電門無法正常開啟關閉，測量其打開關閉時電阻不合格。

打開舵機左右側面蓋板，檢查微動電門打開關閉時按鍵無異常，可以正常開關且電阻均符合要求，排除內部故障、觸點積炭或彈片失效因素。即底事件X7、X8、X9 被排除。

5）底事件X10、X11 機理分析及排查

若微動電門安裝位置距離撥桿較遠或偏離撥桿軸線，則試驗過程中微動電門無法正常開啟關閉，信號燈燃亮將出現(xiàn)異常。調試過程中電門位置應按工藝調整至合適位置，否則無法通過調試試驗檢查，檢查調試試驗記錄可排除安裝位置異常故障。即底事件X10、X11 被排除。

6）底事件X12 機理分析及排查

若微動電門擰緊力不夠，僅擰緊至手指力無法移動程度，能夠保證調試過程微動電門燈亮符合要求。但液壓活塞桿輸出力帶動撥桿多次開啟電門后，由于輸出力較大，可能將推動電門緩慢位移，直至完全偏離調試合格位置，最終導致微動電門燈不亮。

打開側面蓋板，檢查微動電門固定螺釘，使用扳手、螺刀可輕松擰開，說明螺釘擰緊力不足。重新安裝微動電門，擰緊固定螺釘后重復試驗，燈不亮故障未復現(xiàn)。即底事件X12 無法排除。

3.3 故障原因分析

經工藝查詢及實際操作了解，微動電門裝配時是盡量在原機位置安裝，固定螺釘擰緊保電但不需進行保險，后續(xù)試驗過程需要根據行程測試結果調整微動電門位置。該調試過程需反復擰松螺釘移動微動電門，直至微動電門在活塞桿距止端0.5～3mm 時燃亮。調試合格后，擰緊微動電門并進行保險。待舵機外罩安裝完成并噴漆后，需對其性能進行重復試驗，防止出現(xiàn)異常。

根據記錄，試驗過程微動電門燃亮行程合格，操作人員回憶該舵機調試過程電門移動次數較多，調試合格后固定螺釘可能未擰緊到位，打保險前未重復檢查螺釘擰緊情況，最終導致故障的發(fā)生。該螺釘位于外罩內部，無法直接檢查以發(fā)現(xiàn)松動故障，造成重復試驗、分解、安裝、調試，導致人力、物力的浪費和修理周期的延長。

分析其深層次原因，造成該故障的原因包括：

1）微動電門螺釘處于活塞桿的干涉位置，實際操作及觀察較為困難，操作過程對人員精力消耗較大。同時調試過程屬于重復性操作，調試次數過多易出現(xiàn)人員疲勞及精力不集中現(xiàn)象，因此容易疏漏。

2）實際操作未嚴格遵守工藝要求，調試過程結束要求立即進行螺釘擰緊，該過程一旦中斷容易造成操作遺漏。

3）對于螺釘保險部位的關注度不夠，打保險前應當檢查其擰緊情況，否則該處保險起不到相應作用。

4）產品內部零件出現(xiàn)裝配故障后較難發(fā)現(xiàn)，因此在封蓋前應當重點檢查。

4 預防措施

通過本次故障分析，制定相應的預防措施：

1）對操作者進行培訓提醒，總結裝配過程關鍵步驟，實際操作中工作盡量不中斷，裝配過程應嚴格按工藝要求執(zhí)行，防止錯漏裝等人為差錯的發(fā)生。

2）建議打保險前對螺釘、螺塞擰緊情況進行重復檢查，防止出現(xiàn)漏擰緊現(xiàn)象。打保險過程不建議中斷，防止漏打保險。

3）對于產品內部零件，建議封蓋前重點檢查保險、裝配位置等，防止類似故障的發(fā)生。

4）建議對調試試驗等實際操作復雜、重復性較高的工藝過程進行重點關注，調整完成后續(xù)工作，防止因遺忘而需要重新調試。對于類似微動電門螺釘有干涉且操作不便的部位，可設計專用工裝來降低操作難度，也可在分解過程中標注電門原機位置以降低調試次數。同時建議調試完成后標注電門最終位置，便于后期的排故及觀察。

5）對于有調試過程的產品，建議在全部試驗調試過程完成后進行一次性能檢查，防止由于調試時間長、操作復雜而出現(xiàn)遺漏。試驗完成后，在檢查密封部位滲漏情況的同時，檢查產品整體外觀及安裝位置的正確性，防止錯漏安裝等低級錯誤的發(fā)生。