0引言

飛機液壓系統(tǒng)是飛機運行中最重要的系統(tǒng)之一,主要以液體為工作介質,靠液體壓力驅動執(zhí)行機構完成特定操縱動作來控制操縱舵面和作動筒等,直接關系著飛行過程中飛機系統(tǒng)設備的正常工作及飛行安全。一旦發(fā)生故障,后果將會很嚴重,對飛機的損傷很大,甚至會危害到機組的安全。為了保證安全可靠飛行,現代飛機上一般都有幾個獨立的液壓源系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)故障在飛機故障中占比最大,約達1/3,而且由于液壓系統(tǒng)一些小故障很難被發(fā)現,容易被機務忽視,所以航司對于飛機液壓系統(tǒng)的故障排除和維護必須予以重視,優(yōu)化維護程序,對飛機液壓系統(tǒng)由于噪聲、振動及污染物等原因可能發(fā)生的故障,提出積極有效的維修方案?？湛虯320系列飛機為國內航線主流執(zhí)飛機型,本文針對此機型存在的故障進行分析并給出解決方案。

1液壓系統(tǒng)工作原理

液壓系統(tǒng)基本工作原理:利用不同的增壓部件,包括發(fā)動機驅動泵(Engine Driven Pump,EDP)、電馬達驅動泵 (Electric Motor Driven Pump,EMDP)及空氣驅動泵(Air Driven Pump,ADP)等^[1],將驅動泵的機械能轉換為液體的壓力能,通過改變液體的壓力能來傳遞能量,再通過各種控制閥門及管路輸送,借助于液壓系統(tǒng)執(zhí)行部件(液壓缸或馬達)把壓力能轉換回機械能,從而驅動飛機舵面、艙門及其他部件,實現直線往復運動和回轉運動。系統(tǒng)中的液體稱為液壓油,一般為礦物油,具有一定的黏性、化學穩(wěn)定性、防火特性、壓縮性和潤滑性等,其主要起到傳遞、轉換能量的作用。液壓傳動基礎原理為帕斯卡原理,即:在密閉的環(huán)境中,向液體施加一個力,這個液體會向各個方向傳遞這個力,力的大小不變。液壓傳動就是利用這個物理性質,向一個物體施加一個力,利用帕斯卡原理使這個力變大,從而達到舉起重物的效果^[2]。在液壓傳動過程中,液體是一種傳動介質,但必須強調,液體需在密封容積中才能起傳動的作用。比如說,密閉的容器中,向左側截面小的平面施加一個壓強P1,通過液體的傳導后獲得一個更大的壓強P2,從而托舉起重物(圖1)。

2液壓系統(tǒng)組成

空客A320有三套獨立的液壓系統(tǒng)及獨立液壓油箱,分別為綠系統(tǒng)、藍系統(tǒng)和黃系統(tǒng)(圖2)。每個液壓系統(tǒng)由一個主泵提供液壓壓力,綠液壓泵與左發(fā)相連,主要為飛行控制部件、起落架、剎車等系統(tǒng)提供液壓源,EDP工作驅動,將機械能轉化為液體的壓力能儲存在儲壓罐中,再為執(zhí)行部件提供壓力;黃系統(tǒng)與右發(fā)相連,發(fā)動機運轉即開始提供液壓壓力,同時為確保單發(fā)停車時液壓系統(tǒng)仍能持續(xù)穩(wěn)定地提供壓力,電馬達驅動泵同時開始工作,以保證飛機執(zhí)行部件、備用剎車、停留剎車及前輪轉彎可以正常工作,且黃系統(tǒng)中還包含了手搖泵,主要用于在地面沒有其他液壓源時開關貨艙門;任一發(fā)動機運轉時,藍系統(tǒng)電馬達驅動泵即 自動工作,主要為飛行控制系統(tǒng)及恒速/馬達發(fā)電機提供液壓能。這三個液壓系統(tǒng)主泵通常設置為飛機運行時就一直工作,可從駕駛艙人工關閉。三個系統(tǒng)的油液相互隔離,在客艙、駕駛艙沒有液壓管道的分布。

液壓系統(tǒng)以3 000 PSI的壓力向以下系統(tǒng)(表1)提供作動力:

1)襟翼、縫翼、副翼、升降舵、方向舵等飛行控制系統(tǒng);

2)起落架系統(tǒng);

3)貨艙門、剎車、反推系統(tǒng)等。

在地面使用的貨艙門、剎車、起落架和前輪轉彎 液壓與主油路隔離。

3 常見故障診斷及預防措施

3.1 泄漏問題

飛機液壓油滲漏屬于機隊常見故障,通常是由管路破裂或管路接頭磨損或者液壓部件本身的封圈/封嚴滲漏造成的,表征為液壓油從各個硬管、軟管、接頭或執(zhí)行元件中滲出。漏油點主要處于閥門、管路連接處和密封區(qū)等位置,滲漏原因:1)管路安裝間隙較小,甚至相互碰擦,在飛行振動過程中造成破損。因此,維修人員在檢查時,-定要注意管路與管路之間的距離。2)高應力集中也會導致在部件缺陷部位產生疲勞裂紋,這主要是由安裝力矩不正確或封圈的位置不正確等造成。3)部件上的密封圈老化、失效導致泄漏,這主要與密封圈所處的惡劣環(huán)境相關^[3]。

以旋轉接頭為例,根據某航司可靠性網站數據,近五年旋轉接頭故障更換共計7起,如表2所示。

通過上述統(tǒng)計發(fā)現,飛機接頭部件較易發(fā)生液壓油泄漏。由于飛機部件裝機時間較長,接頭處內部封嚴老化,飛機飛行時劇烈振動等原因又加劇了封嚴損壞,最終導致密封失效,接頭處液壓油滲出。排查液壓接頭泄漏問題,可采取下列措施:首先,針對液壓系統(tǒng)管路的各接頭區(qū)域,包括接頭部件及密封位置,仔細觀察是否有油液滲漏的跡象;其次,用無紡布輕輕擦拭檢查區(qū)域,判斷是否為泄漏點,判斷擦拭后是否有油漬殘留,以便確定具體的泄漏點的位置;最后,根據排故程序,檢查管路接頭是否有松動,如無松動則拆卸管路接頭部件,詳細檢查部件各個位置密封件是否老化、受損斷裂,以找出漏油的根本原因。

建議措施:

1)飛機液壓管路在機身中分布廣泛,主要集中在飛機發(fā)動機、起落架艙、液壓艙、前后貨艙及各個飛行操控區(qū)域,管路布置交錯復雜,連接眾多系統(tǒng)部件,應定期檢查接頭密封件的狀態(tài)和性能,確保密封件無老化、磨損、缺失等情況,發(fā)現問題無論程度大小,應及時更換處理,防止因密封性能降低造成液壓油泄漏,導致其他系統(tǒng)無法正常操控。比如維修時發(fā)現液壓油油壓過低,可先確定液壓泵是否完好并可以正常使用,再利用液壓泵給液壓系統(tǒng)施加高壓,檢查管路連接區(qū)域是否有滲漏區(qū)域,擦干后部件如仍持續(xù)滲油,這時需考慮部件密封圈是否失效,如失效應及時更換密封圈或整體附件及油濾,并正確安裝保險。

2)航線車間和定檢車間應制定相應的油液滲漏的檢查方法和檢查要求,注意檢查起落架艙門作動筒旋轉接頭,確保其無滲漏、裂紋和損傷;發(fā)現艙門作動筒旋轉接頭處有脫出的鋼絲,表明接頭內部封嚴可能存在失效,需及時采取管控措施。必須確保密封件正確安裝并緊固,扭緊管路的連接處,以防止松動和泄漏。

3.2 閥門及執(zhí)行部件問題

閥門及執(zhí)行元件故障將直接導致液壓系統(tǒng)無法正常工作,飛行控制部件性能受到影響,因此及時掌握故障原因并進行診斷,對于維護飛機液壓系統(tǒng)至關重要。溢流閥故障包括閥口卡阻無法閉合、彈簧失效或損壞、阻尼孔堵塞等,這些原因都可能導致液壓系統(tǒng)的液壓流量受阻,影響執(zhí)行元件的運動^[4]。另外,液壓系統(tǒng)中的其他部件,如液壓泵、動力轉換裝置(PTU)、壓力組件等出現故障,亦會導致液壓系統(tǒng)無法正常工作。

以動力轉換裝置(PTU,如圖3所示)為例,PTU為主要的傳輸組件,它在液壓黃系統(tǒng)和綠系統(tǒng)之間傳遞液壓能,兩個系統(tǒng)之間可互相為對方提供液壓壓力,并且兩系統(tǒng)之間的液壓油始終保持獨立,不會相互融合。PTU的存在可以在一發(fā)EDP(發(fā)動機驅動泵)失效后保證黃、綠系統(tǒng)都正常工作,也可以在地面維護工作時打開黃系統(tǒng)電動泵為綠系統(tǒng)增壓,以完成相關工作。在駕駛艙頭頂板液壓系統(tǒng)面板上可松開 PTU電門到OFF位斷開PTU的工作,也可人工機械脫開PTU上的隔離接頭斷開PTU的連接。當PTU電門在AUTO位,且黃、綠系統(tǒng)之間壓力差超過500 PSI時, PTU便自動工作。當飛機在地面處于以下任一條件時,PTU工作被抑制:1)操作貨艙門時;2)只有一發(fā)工作且停留剎車在ON位;3)只有一發(fā)工作且停留剎車在OFF位且前輪轉彎被解除;4)駕駛艙頭頂板40VU的PTU電門在OFF位;5)雙發(fā)工作且空速小于50節(jié)(僅適用于NEO飛機)。

通常PTU由于裝機時間較長,機械性能老化,可能會存在以下故障:1)持續(xù)運轉;2)本體滲漏或接頭滲漏;3)異響或壓力波動。其中壓力波動可能原因: PTU轉換性能下降或內部機械組件出現問題,導致傳輸壓力不穩(wěn)定,某個系統(tǒng)儲壓器出現問題,失去儲壓器穩(wěn)定壓力的能力,所以導致系統(tǒng)壓力波動很大,易造成兩個系統(tǒng)中的壓差,進而使PTU時斷時續(xù)。

排查故障時可采取以下措施:1)駕駛艙內觀察液壓指示器判斷壓力值是否低于正常值;2)目視檢查PTU總管底座及接頭是否有滲漏;3)排查密封圈是否老化,如老化可直接更換;4)排查PTU是否存在機械故障,如有可更換,同時需更換PTU油濾及回油濾。

建議措施:根據飛機的可靠性要求,制定相應的維護計劃并定期檢查,可以提前排查潛在問題,延長液壓組件的使用壽命,縮短飛機停場時間,提高飛機使用率,減少航司的維修支出^[5]。定期檢查的部件應包括:增壓系統(tǒng)、指示系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、分配系統(tǒng)等。技術管理室應修訂相關操作規(guī)范,收集匯總對于執(zhí)行部件管控不利事件,定期對維護人員進行宣講及培訓,提高工作意識,對維護過程中發(fā)現的問題要有“舉手意識”,及時上報技術部門。

4 結束語

飛機液壓系統(tǒng)是飛機運行中的重要系統(tǒng),承擔著飛行操控系統(tǒng)、剎車等部件實現功能的關鍵作用,飛機運行時液壓系統(tǒng)的安全性、可靠性決定了飛機的安全性能,一旦液壓系統(tǒng)出現液壓油泄漏、執(zhí)行元件故障和液壓油量過低等異常情況,就會造成飛機長時間停場維修或航班無法正常飛行。

本文通過研究液壓系統(tǒng)工作原理以及比對分析實際維修工作數據,針對液壓系統(tǒng)工作時易出現的典型故障進行分類及診斷,提出了有效可行的維修策略及預防措施,能進一步保障飛行時液壓系統(tǒng)的工作效率,減少停場時間。同時,建議完善維修記錄手冊,以便建立完整的液壓系統(tǒng)維修體系,保障飛行安全。

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2024年第21期第13篇