起落架系统典型故障研究

陈传学

陕西飞机工业有限责任公司723200

摘要：起落架系统是飞机的一个至关重要的系统，在飞机着陆及地面滑跑过程中起着重要的作用，它的正常工作与否对飞机的安全不容忽视。起落架系统故障主要会导致飞机着陆时偏离跑道、飞机中断起飞等事件，严重危及飞行安全。因此结合典型案例对起落架系统进行分析和研究，进而提高飞机起落架系统的可靠性、安全性和有效性，对于飞行安全显得尤为重要。本文主要分析引起起落架系统摆阵典型故障研究。

关键词：起落架；系统；故障研究

引言

近年来，某大型运输机在降落滑跑中多架次出现飞机抖动现象，影响了正常训练任务，初步判断是起落架发生了摆振故障。起落架摆振故障会引起机身的剧烈抖动，严重影响驾驶员的正常操纵，甚至大大降低了起落架结构的使用寿命，是一种非常有害的自激振动，必须加以制止。针对设计给定参数情况下的起落架摆振稳定区，通过分析找出使用维护中影响临界摆振状态稳定区的主要结构参数变化规律和典型故障，对于起落架防摆振有着重要的意义。

1、系统整体简介

该型飞机的起落架系统为可收放的前三点式起落架。系统主要有起落架选择手柄、液压控制系统组件（包含液压泵、液压泵电机马达、继电器、压力电门、液压蓄压器、收上及放下电磁电门等）、前起落架收放作动筒、主起落架收放作动筒、起落架支柱组件、收放撑杆以及机轮组件等。起落架的收放动作的完成需要液压系统保持一定的压力，主要的作用部件是系统压力电门。如果系统内的压力低于X时，压力电门使液压泵电路接通，液压泵工作，给系统打压；当系统内的压力高于N时，压力电门断开，液压泵停止工作；确保系统的压力保持在X-N之间。液压油路的流向由收上及放下电磁电门来控制。收上电磁活门通电时，接通液压泵到收放作动筒活塞收上侧的油路，断电时，接通收放作动筒活塞收上侧到液压油存储罐的油路。放下电磁活门通电时，接通收放作动筒活塞放下侧到液压油存储罐的油路，断电时，接通液压泵到收放作动筒活塞放下侧的油路。起落架收放作动筒在相应的起落架舱内，系统正常工作时，起落架收放作动筒利用液压油压力收放飞机起落架。每个起落架支柱都有一个收放撑杆，固定在起落架支柱和周边结构上的收放撑杆打开和锁住放下位置的支柱。弹簧作动闭锁机构托住机械锁位置的收放撑杆。起落架的正常放下和收起通过飞机驾驶舱仪表板上的起落架选择手柄电气操纵，由飞机的主液压系统来完成。起落架液压系统将起落架保持在收上位置；当起落架放下时，通过下位机械锁锁定在放下位。起落架的位置状态是通过靠近起落架选择手柄仪表板上的LED指示灯来显示。

2、故障原因分析

1）通过对该机群飞机滑跑摆动实际故障模式及影响分析，可以排除影响飞机方向稳定性因素对飞机滑跑摆动故障的影响，如机场跑道异常、飞机机身变形、飞机各操纵舵面变形、飞机动力装置异常、飞机载重异常、前轮转弯操纵功能异常以及飞行员操纵异常等。2）该机群飞机的滑跑摆动主要由起落架摆振引发。起落架摆振来自机轮和支柱两个部分的摆振运动。一是机轮的复摆，包括机轮、机轮悬挂机构和防扭臂等绕支柱的转动，其摆角大小是由飞机滑跑方向稳定性要求所决定并通过起落架的构造来保证的；二是支柱本身的晃动，由于起落架支柱本身或机身结构刚度不足，造成飞机起飞或着陆滑跑时起落架支柱发生平移、倾斜和弯曲等；三是起落架减摆防扭传动系统出现弹性变形或间隙；四是轮胎相对机轮的异常变形，即由于轮胎充气压力不足、磨损或机轮载荷过大，致使轮胎触地面对机轮对称面发生异常位移。可见，这些摆振运动与起落架减摆阻尼系数、支柱刚度、支柱垂向载荷、减摆器传动系统扭转刚度、轮胎刚度等结构参数在使用中发生改变密切相关。3）机械磨损超差导致起落架稳定性结构参数指标恶化。随着飞机机龄老化和日常飞行频次增强，飞机整体结构刚性减弱，起落架主要承力机械零部件材料损耗接近或超出设计容限，内部联结以及与机身结构联结的各交点配合出现磨损、变形、断裂，加之上次维修时可能存在零件尺寸修理余量保留不足，导致前、主起落架结构联结尺寸和总位移超差，部分附件产品性能指标出现偏离等，致使起落架支柱侧偏刚度、扭转刚度和减摆传动系统扭转刚度等结构参数指标弱化，降低了起落架系统摆振稳定性。同时，由于机轮摆振和侧向冲击载荷会使起落架支柱运动环节间隙增大，造成结构之间的碰撞和摩擦，产生额外的接触力，接触力随时间不断变化，加剧起落架结构的破坏，从而使摆振进一步加剧。4）前轮转弯系统减摆性能弱化。一是在转弯减摆液压操纵系统中，由于减摆器节流活门、液压作动筒等磨损，使活门、活塞与壳体（筒体）配合间隙超差，油路之间发生窜油，导致阻尼性能降低；二是减摆液压系统工作介质中形成空穴，当混有气泡的油液通过减摆器的阻尼孔道时，由于气泡的可压缩性，其阻尼作用会降低，形成减摆器的阻尼空程，由空穴引起的摆振时有发生；三是随着前轮转弯机械传动系统的使用磨损，减摆传动系统间隙超差，致使减摆器的有效阻尼减少，前轮转弯系统减摆阻尼性能降低而引发摆振。5）外部激励，具有一定的综合性特征。起落架系统摆振性能故障与飞机着陆机场环境、跑道基础设施条件限制等因素也存在一定的影响关系，如侧风着陆、重着陆、机场跑道滑跑急转弯、车辆不当牵引、前轮偏转接地等均会造成起落架结构受损，引发与摆振稳定性相关结构参数的改变，使起落架侧向和垂向载荷发生异常变化从而引起摆振。

3、维护和使用建议

定检工作中，机务人员在开展起落架系统测试工作时，应注意检查应急放手柄的钢丝是否有滑动迹象，并根据检查情况视情重新拆装压紧螺钉，打上标记漆，便于后续观察。在检查起落架前轮转弯测试工作时，应注意检查随动系统防扭臂的安装螺栓是否有轴向间隙，正常情况下用手能转动螺栓即可。再进行起落架附件拆装后应及时进行系统排气工作，避免工作介质中形成空穴，引起摆振的发生。

结束语

通过对故障起落架设计结构参数影响分析研究，识别出飞机起落架使用维护中易发生变化且对摆振稳定性有较大影响的参数，可有效指导对飞机滑跑摆动故障的机理认知；同时经故障树分析和排除效果验证进一步判定，故障根本原因是起落架结构间隙总位移超差和形位尺寸调整不当，造成相关起落架结构参数发生改变而引发其“机械摆振”。工厂和用户在深化故障研究基础上，完善修定飞机起落架修理工艺标准和外场维护预防深度检查措施，共同建立针对飞机起降滑跑摆动故障外场维护保障合作机制，对保证该型航空装备机群完好率和任务出勤率意义重大。

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