飛機液壓系統(tǒng)常見故障診斷及預(yù)防措施研究

摘要：飛機液壓系統(tǒng)是飛機運行中的重要系統(tǒng)，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?，F(xiàn)闡述了液壓系統(tǒng)的工作原理及組成，結(jié)合案例數(shù)據(jù)分析及維護使用特點，分析總結(jié)了液壓系統(tǒng)常見的故障原因及解決方案，根據(jù)行業(yè)規(guī)范提出了相關(guān)的改進建議，為進一步保障液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供了有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：飛機；液壓系統(tǒng)；故障分析

中圖分類號：V233.91" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）21-0054-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.013

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(zhì)，靠液體壓力驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成特定操縱動作來控制操縱舵面和作動筒等，直接關(guān)系著飛行過程中飛機系統(tǒng)設(shè)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?xí)：Φ綑C組的安全。為了保證安全可靠飛行，現(xiàn)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(xiàn)，容易被機務(wù)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(nèi)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(qū)動泵（Engine Driven Pump，EDP）、電馬達驅(qū)動泵（Electric Motor Driven Pump，EMDP）及空氣驅(qū)動泵（Air Driven Pump，ADP）等[1]，將驅(qū)動泵的機械能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換回機械能，從而驅(qū)動飛機舵面、艙門及其他部件，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)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(xué)穩(wěn)定性、防火特性、壓縮性和潤滑性等，其主要起到傳遞、轉(zhuǎn)換能量的作用。液壓傳動基礎(chǔ)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(zhì)，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(zhì)，但必須強調(diào)，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(cè)截面小的平面施加一個壓強P1，通過液體的傳導(dǎo)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(qū)動，將機械能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)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(zhuǎn)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(guān)貨艙門；任一發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，藍系統(tǒng)電馬達驅(qū)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(shè)置為飛機運行時就一直工作，可從駕駛艙人工關(guān)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(zhuǎn)彎液壓與主油路隔離。

3" " 常見故障診斷及預(yù)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，一定要注意管路與管路之間的距離。2）高應(yīng)力集中也會導(dǎo)致在部件缺陷部位產(chǎn)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(dǎo)致泄漏，這主要與密封圈所處的惡劣環(huán)境相關(guān)[3]。

以旋轉(zhuǎn)接頭為例，根據(jù)某航司可靠性網(wǎng)站數(shù)據(jù)，近五年旋轉(zhuǎn)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(xiàn)，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(nèi)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(dǎo)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(jù)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(fù)雜，連接眾多系統(tǒng)部件，應(yīng)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(xiàn)問題無論程度大小，應(yīng)及時更換處理，防止因密封性能降低造成液壓油泄漏，導(dǎo)致其他系統(tǒng)無法正常操控。比如維修時發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(yīng)制定相應(yīng)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(zhuǎn)接頭，確保其無滲漏、裂紋和損傷；發(fā)現(xiàn)艙門作動筒旋轉(zhuǎn)接頭處有脫出的鋼絲，表明接頭內(nèi)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(dǎo)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(guān)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(dǎo)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(zhuǎn)換裝置（PTU）、壓力組件等出現(xiàn)故障，亦會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無法正常工作。

以動力轉(zhuǎn)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(qū)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(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)；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(zhuǎn)換性能下降或內(nèi)部機械組件出現(xiàn)問題，導(dǎo)致傳輸壓力不穩(wěn)定，某個系統(tǒng)儲壓器出現(xiàn)問題，失去儲壓器穩(wěn)定壓力的能力，所以導(dǎo)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(nèi)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(jù)飛機的可靠性要求，制定相應(yīng)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(yīng)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(shù)管理室應(yīng)修訂相關(guān)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(xùn)，提高工作意識，對維護過程中發(fā)現(xiàn)的問題要有“舉手意識”，及時上報技術(shù)部門。

4" " 結(jié)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(xiàn)功能的關(guān)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(xiàn)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(shù)據(jù)，針對液壓系統(tǒng)工作時易出現(xiàn)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(yù)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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收稿日期：2024-06-17

作者簡介：陸晶文（1982—），女，遼寧丹東人，實驗師，研究方向：飛機機電維修。