飛機起落架收放系統(tǒng)

1、殲七飛機起落架收放系統(tǒng)典型故障分析【摘要】：飛機起落架液壓收放系統(tǒng)的傳動性能與系統(tǒng)或元件的結構 參數、工作條件參數以及負載參數等有關.文中在對收放系統(tǒng)傳動時 間、傳動速度等傳動性能計算的基礎上分析影響其性能的主要因素。 比較其影響程度，并進一步探討了判斷故障原因的方法.【關鍵詞】：起落架 自動收起 傳動性能壓力流量特性 液阻負載配合間隙摩擦力【正文】：一.殲七飛機前起落架自動收起的故障研究起落架收放系統(tǒng)是飛機的重要組成部分，此系統(tǒng)的工作性能直接 影響到飛機的安全性和機動性.改進設計飛機起落架收放系統(tǒng)主要用于控制起落架的收上與放下，控制主起落架艙門和前起落架艙門的打開與關閉， 是飛機一個重 要的

2、系統(tǒng)，其能否正常工作將直接影響飛行安全。因此對該系統(tǒng)的維 護和對所出現的故障進行分析研究，并進行有效的預防就顯得十分重 要。某單位在對某新型飛機做出廠試飛準備時，當機組人員接上地面壓力源和電源進行該機的停機剎車壓力調整時，在供壓13min后，前起落架開始緩慢收起，飛機機頭失去支撐最終導致機頭接地， 造成雷 達罩和前機身02段蒙皮撕裂、結構損壞和前起落架變形等嚴重后果。本文將對前起落架自動收起的故障進行分析研究， 并在此基礎上針對 性地提出預防措施。1起落架收放控制原理分析iill IXPI9116收+ o去主起收上管路一卜放I去全起放F管路i a-HM >.R T圖1前起落架收放系統(tǒng)原理

3、圖主系統(tǒng)供油1主回油Z應急排油活門3 .單向活門4 .應急轉化活門5,上位鎖祚動箭6 .下位鎖作動稔7 .單向活門年收放作動簡9 .限流活門10艙門作動簡1U協(xié)調活門13.液壓做前起落架收放系統(tǒng)原理如圖1所示。正常收起落間隙時，起落架 收放手柄（下簡稱手柄）處于收上位時，電液換向閥l使高壓油進入收 上管路，放下管路b回油管路相通。在高壓油的作用下，下位鎖作動 筒的活塞桿縮進，下位鎖打開。另一路高壓油一方面液控單向閥13打開，使艙門作動筒10、12的回油略溝通；另一方面油通過限流活 門9進入收放作動筒，使活塞桿伸出，起落架收起，作動筒 8的回油 經腳向活門7、應急轉換活門4、電液換向閥1和應急排

4、油活門2流 入油箱。當起落架收好后，協(xié)調活門 11壓通，高壓油進入艙門作動 筒。、12的收上腔使艙門收起。當手柄處于放下位置時，來油與放 下管路接通，收上管路與回油路相通，起落架放下。在系統(tǒng)中還設有 地面聯(lián)鎖開關，當飛機停放時，聯(lián)鎖開關自動斷開電液換向閥的電路， 此時即使將手柄置于收起位置，電液換向閥也不會工作，從而防止了 地面誤收起落架。2起落架自動收起原因分析由起落架收放控制原理知道，前起落架放下位置是由帶下位鎖的后撐桿來保持的，所以要使前起落架收起，必要條件是下位鎖開鎖。 而下位鎖開鎖有兩種情況：第一種是機械原因，即放下起落架時下位 鎖處于假上鎖狀態(tài)，在維修和使用過程中受到某種外力擾動而

5、開鎖； 第二種是液壓原因，即有液壓油進入下位鎖開鎖作動筒，使作動筒活 塞桿縮進導致下位鎖開鎖。而外部檢查和事后的收放檢查均未發(fā)現下 位鎖有假上鎖的現象。因此前起落架自動收起是由液壓方面的原因引 起的。而由液壓原因引起下位鎖開鎖的因素很多。 當電液換向閥工作 不正常使來油與收上管路相通，或者聯(lián)鎖開關故障，地面又誤將手柄 置于收上位置，在電液換向閥工作時，當給飛機供油壓時，都會使下 位鎖開鎖。但這兩種情況會使前起落架以較快的速度收起而不會緩慢 收起，另外也會同時收起主起落架。但這與事故發(fā)生時的實際情況不 符，因此基本可以排除。結合當時事故發(fā)生的情況，導致前起落架自 動收起的原因如下。2. 1電液換

6、向閥性能不良起落架電液換向閥用于起落架收放管路的控制， 是一種三位四通 電液閥，當手柄在中立位置時（不通電），電液換向閥處于中立位置,圖2電液換向閥中立位置（斷電）此時供油路堵死，起落架的收、放管路均與回油路相通，如圖2所示 由于滑閥與閥套之間都有徑向間隙 6,由6形成兩個相同的矩形節(jié)流 縫隙，此縫隙的節(jié)流面積為 A=W8由于形6,且通過此節(jié)流口的流量 很小，雷諾數m也很小，流動狀態(tài)屬于層流，故通過此節(jié)流口的流量 Q為：2二 W PQ 二32日式中： P 節(jié)流口兩側壓力差；動力粘度系數；W 節(jié)流口面積梯度。則此時，通過2個節(jié)流口處的流量為：. 一 2 一 一二 W : P、（ Ps - P0）

7、Q 1 = Q2 =32 口式中：Ps主液壓系統(tǒng)供油壓力；Po 回油管路壓力。由上式可知，泄漏量的大小主要由節(jié)流口面積梯度形和徑向間隙6確定，當間隙6越大，則泄漏量越大。而形的大小主要與閥芯的直 徑有關，直徑越大梯度越大；6的大小主要與閥口的形狀、制造工藝 和加工質量等有關，當設計合理、工藝水平和加工質量高、滑閥和閥 套之間沒有偏心時，則6就小。如果是新閥，徑向間隙小，故泄漏量 也?。蝗绻桥f閥，由于控制邊被磨損，泄漏面積增大，則泄漏量也 增大。為測定泄漏量的大小，拆下電液換向閥，堵住通向作動筒的兩個接頭，在供壓接頭處.加液壓20. 59MPa在回油接頭處接上量杯。3min后，在回油接頭處漏油

8、量為45mL遠大于所規(guī)定的不超過20mL的要求。電液換向閥泄漏示意圖如圖 3所示。2. 2系統(tǒng)不完整，回油路堵死為了提高起落架收放系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)設計中采用了余度技 術。即當正常收放起落架失效時，飛行員可以采用冷氣應急放下起落 架，以保證安全著陸，如圖1所示。為防止應急放起落架時，大量液 壓油回到密閉增壓油箱，使油箱因回油過多而引起爆破，為此在電液 換向閥的回油路上安裝了應急排油活門。 應急放起落架時，將收上管 路的油液直接排到機外。平時，在主液壓系統(tǒng)供壓且電液換向閥不工 作時，電液換向閥泄漏到收放管路中的油液可以通過應急排油活門直 接流入回油管路中，因此不會引起收放系統(tǒng)的壓力升高；如果回

9、油管 路被堵死，不能回油時，則泄漏油將進入收放系統(tǒng) （參看圖1、2）, 使系統(tǒng)壓力升高，當壓力升高到一定值時就會引起系統(tǒng)故障。 據了解, 在發(fā)生本次事故前，應急排油活門因故障拆下修理，用堵頭將回油路堵住，使起落架收放系統(tǒng)不能回油。這樣，電液換向閥泄漏到收放管 路的壓力油就不能釋放掉，收放系統(tǒng)的油壓將逐漸升高。由于前起落 架下位鎖的開鎖壓力比主起落架的小，因此當壓力達到一定值后，就會首先使前起落架下位鎖開鎖，這樣飛機在自重的作用下就會引起前 起落架自動收起。3故障驗證為了驗證上述分析是否正確，在原飛機上進行了以下試驗：(1)給主液壓系統(tǒng)供壓并通電，把手柄放在中立位置。保持 30min 后，前起落

10、架下位鎖沒有任何動作。這說明在系統(tǒng)完整的情況下，因 電液換向閥的滲漏而進入收放系統(tǒng)的壓力油可以從應急排油活門處 及時排出系統(tǒng)回油箱。(2)為模擬事故當時的系統(tǒng)環(huán)境，將應急排油活門拆下，并用堵頭堵住回油路。給主液壓系統(tǒng)供壓 5min后，前起落架下位鎖就開始 動作，到6min時下位鎖完全開鎖。該項試驗足以證明從起落架電液 換向閥泄漏進入起落架收放系統(tǒng)的油液確實能夠將前起落架下位鎖 打開，說明上述分析是完全正確的。4維修對策由以上分析和驗證可知，本次事故的原因有兩個：一是起落架電 液換向閥泄漏量超過規(guī)定；二是起落架收放系統(tǒng)不完整，使系統(tǒng)喪失 了對不良因素的“自我消化”能力。為了有效預防此類事故的發(fā)生

11、， 建議采取以下措施。(1)改進起落架收放管路的設計經仔細分析后不難發(fā)現，該型飛機在系統(tǒng)的設計方面存在一些不 足。應急排油活門的功用是應急放起落架時將收上管路的油液排到機 外。由于應急排油活門是安裝在系統(tǒng)的回油管路上的，一方面當應急 排油活門出現故障時，將會影響整個系統(tǒng)的回油，進而影響系統(tǒng)的工 作；另一方面當電液換向閥故障使收上管路不能回油時，則在應急放起落架時，收上管路的油液就無法從應急排油活門排到機外，就會使起落架無法應急放下，即應急放起落架還要受到電液換向閥工作的影 響。該型飛機在定型試飛過程中就曾發(fā)生過應急放起落架未放到位的 故障，其原因就是由于電液換向閥的故障引起的。 所以這種安裝是

12、不 科學的，它使系統(tǒng)的可靠性和安全性降低。 但是如果將應急排油活門 安裝到收上管路，即電液換向閥收上接頭的出口處，則既不會影響應 急排油活門的功能，又能提高系統(tǒng)的可靠性，也不會發(fā)生上述事故。 因此，建議有關部門經充分論證后，將應急排油活門安裝到電液換向 閥收上接頭的出口處。(2)提高產品質量，加強安裝前的檢查電液換向閥是起落架收放控制系統(tǒng)的核心附件， 對其制造質量和 性能指標都有具體的要求。但在實際生產和使用過程中，人們往往重 視它的功能，而對它的泄漏量等指標的規(guī)定不太重視， 總認為泄漏量 的大小對系統(tǒng)的工作和性能沒有什么影響。 因此建議一方面要努力提 高工藝水平和加工質量，保持滑閥和閥套的同

13、心，以盡可能地減少滑 閥與閥套之間的徑向間隙，另一方面在裝機使用前一定要加強對其各 種性能指標的測定，對泄漏量超過規(guī)定的電液換向閥不允許安裝使用。二.數據符合規(guī)定前起落架為何放不下1995 年4月13日，我部殲七x x X ,號機飛完第一個起落著陸 時，前起落架未放下，兩主輪接地后正?；?，機頭觸地后又滑行約 800米停在跑道中段右側。機務人員及時趕到現場，抬起機頭，這時 前起落架自動掉下，機務人員將前起落架推上鎖，進行初步檢查后， 即將該機牽引至定檢中隊。該機于1992年12月19日第二次大修出廠后飛行 236小時446 個起落。，在這之前的445個起落均無異?，F象。1 、地面檢查和模擬試驗

14、情況為查清故障原因，檢查組對可能造成前起落架放不好的有關部 位進行了專項檢查。1.1 飛機著陸后，飛機主液壓系統(tǒng)尚有余 壓60kgf/cM,油量 正常，油箱密封增壓良好。在定檢中隊進行起落架收放共 10次，均 未發(fā)現異常，起落架收上時間為 8秒（規(guī)程規(guī)定不超過15秒），左右 起落架收上時問差 為1秒（規(guī)程規(guī)定不大于1. 5秒）。1.2 開車檢查液壓泵及液壓系統(tǒng)工作情況，系統(tǒng)工作正常，從起動至慢車壓力達到140kgf/cm2。，符合規(guī)定（規(guī)程規(guī)定為140 5 kgf /cmi）。1.3 將該機與另一架良好的殲教七飛機同 時拉至起飛線，頂起 千斤頂，作慢車工作狀態(tài)下的收放情況對比，收放起落架 10

15、次，未 見異常；測量前起落架各部間隙，均符合規(guī)定1.4 檢查前起落架鎖臂、鎖梢.表面光滑無毛刺，搖臂轉動靈活。 測量前起落架開鎖動作筒活塞桿與開鎖臂之間的間隙 h值為3.5mm 其值雖在上極限，但仍住規(guī)定值的允許范圍內。1.5 模擬飛機著陸狀態(tài)，發(fā)動機在小轉速液壓泵處在卸荷末期， 先放襟翼減速板，緊接著放起落架，再次進行收放起落架的試驗（將地面油泵車壓力調至80kgf/cM。）。這樣的試驗共做了 12次，其中 3次主起落地已開鎖并放到位，主起落架放下指示燈亮后，前起落架 仍未開鎖。等到系統(tǒng)壓力恢復至所調壓力值時， 前起落架才開鎖并放 到位，但前起落架開鎖時響聲很大。2 、原因分析針對模擬收放試

16、驗中該機前起落架 3次出現開鎖難、放下晚的情 況，檢查組集中分析了該機前起落架開鎖動作筒工作失常導致前起落 架放不下的可能性。如圖（4）所示，正常情況下，前起落架開鎖 動作筒的工作可分 . _ _ . . . . . 開鎖動作筒工作原理圖（4）為三個階段：第一階段，活塞桿伸出長度 h為23.5mm消除活塞 桿與開鎖臂的間隙；第二階段，活塞桿伸出長度L為20-21mm鎖鉤機構開鎖，活塞上（右）端面在“B”管咀通油孔的邊緣；第三階段， 活塞桿伸出長度S為2931mmt "B”管咀打開，前起落架收放動 作筒通油工作。一般情況下，只要能夠達到上述的順序條件，就能保 證先開鎖后放起落架。經測量

17、，該機h值為3. 5mm L值為20.5mm S值為30.5mm 從測量情況看，該機除h值在上極限位置外，其余均正常。根據開鎖動作筒的作原理可知，當h值分別在上極限位置（3.5mm） 極限位置（2mm>t,值達1. 5mm對于一個既定的開鎖動作筒而言， 如果當其h值為2mm寸，活塞桿伸出L后鎖鉤機構即開鎖，而此時活 塞上（右）端面又正好處在“ B”管咀即將通油的邊緣的話，那么，當 其h值因某種原因變?yōu)?.5mm時，活塞桿伸出L后，就可能出現在鎖 鉤機構尚未開鎖（需要活塞桿再伸出1.5mm才能開鎖）的情況下，"B' 管咀的油路已通，前起落架收放動作筒的上腔已提前通油，使前

18、起落架產生一個放下力矩，而該力矩又通過支柱上凸部的鎖梢作用在鎖塊 上，增大相互的摩擦力，如此時液壓系統(tǒng)壓力小于80kgf/cm2。，止匕摩擦力與鎖簧拉力之和就很可能大于前起落架開鎖動作筒活塞桿的 開鎖力，造成前起落架開不了鎖、放不下。為進一步判明該機此次故障是否符合上述分析， 檢查組在地面做 了如下試驗：用手搖泵給開鎖動作筒的“ A管咀加壓，并拆開“ B” 管咀接頭（便于檢查“ B”管咀的通油時機）.查發(fā)現，活塞桿伸出長度21m譙落架鎖鉤機構尚未開鎖，而“ B”管咀開始通油。這項試驗結 果與以上分析完全吻合為什么該機在翻修出廠后的445個飛行起落中，工作都正常，而 到第446個起落著陸時前起落

19、架放不好呢？為什么發(fā)生問題后，地面 收放起落架102次均正常呢？檢查組分析，這可能是因為在液壓系統(tǒng) 壓力較大（80lOOkgf/cnt ）時，雖然也存在開鎖動作筒“ B”管咀 通的問題，但由于開鎖動作連續(xù)（中間不停頓），動摩擦力較小，所以， 前起落架放不下來的故障就暴露不出來。 而只有在小壓力、連續(xù)收放 和開鎖停頓等幾個因素同時存在的情況下， 前起落架放不下來的故障 才會發(fā)生。據飛行員反映，該機本次飛行是小航線著陸，著陸放起落 架前飛行員可能使用了減速板。因此，當時的情況就可能是：飛行員 使用減速板時，液壓系統(tǒng)已處于卸荷末期，系統(tǒng)壓力很小，放減速板 后，壓力進一步減小，接著再放起落架，則壓力減

20、至更?。〒孛嬖囼?，壓力可減小至0）,使開鎖動作筒活塞桿的伸出過程有停頓，使 開鎖動作不能連續(xù)完成。而在液壓系統(tǒng)壓力回升時，“B”管又恰通油， 因而收放動作筒對鎖鉤機構施加了壓緊力， 增大了開鎖摩擦力。所以， 在這次著陸時，小壓力、.連續(xù)收放和開鎖停頓等幾個因素恰好向時 具備，致使前起落架開不了鎖、放不下，加上該機本次是小航線著陸， 從飛行員放起落架到飛機著陸接地的時間縮短， 在液壓系統(tǒng)壓力尚未 回升到足以使前起落架開鎖放出之前，機頭已接地。3、結論根據以上分析，開鎖動作筒活塞桿與開鎖臂之間的間隙偏大（雖在規(guī)定范圍內，但處在上極限）是造成該機本次著陸時前起落架未放 好的直接原因。三、總結：通過以上的分析說明，殲七飛機起落收不上、放不下、 動作筒錯為等故障，其原因主要是油液污染，油泵的供油性能不足和 某些設計缺陷等，經過理論計算，檢修或實驗，可以把問題透明化， 就有可能更好的解決問題，為提高飛機的飛行品質和可靠性提供了保 障，提高了飛行安全系數，最后，也可能為航修企業(yè)提供一些必要的 規(guī)則。四、致謝：我畢業(yè)設計及畢業(yè)論文的完成，得到了很多同學 和老師的幫助，因此，我要向他們表示最真摯的感謝。歷經近三個月的時間，我的論文終于圓滿完成，這不僅僅是我完 成了老師下達的任務，更是對我大學整個專業(yè)知識的一次升華！在寫論 文