灣流G550飛機(jī)水平安定面卡阻故障分析

李青

【摘 要】水平安定面是飛機(jī)關(guān)鍵舵面，其卡阻故障直接影響飛機(jī)的飛行安全，因此對(duì)水平安定面卡阻的故障分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文是根據(jù)G550故障實(shí)例，結(jié)合飛機(jī)維修手冊(cè)AMM及維修經(jīng)驗(yàn)做出的故障分析。

【關(guān)鍵詞】水平安定面作動(dòng)筒；襟翼/水平安定面控制組件

1 故障描述

某架灣流G550飛機(jī)在定檢后執(zhí)行調(diào)機(jī)任務(wù)期間，起飛收起襟翼手柄時(shí)水平安定面無(wú)法作動(dòng)，同時(shí)顯示器上出現(xiàn)琥珀色STABILIZER FAILED信息和藍(lán)色FLAP/STAB MAINT REQD A-B信息，飛行員按下EMER STAB電門，斷開(kāi)襟翼和水平安定面聯(lián)動(dòng)后襟翼工作正常，水平安定面單向運(yùn)動(dòng)最終卡阻在-4.6°位置。

2 原理分析

灣流G550飛機(jī)的水平安定面操作分為兩種模式：正常操作模式和應(yīng)急操作模式。（1）正常操作模式下，機(jī)組操作中央操作臺(tái)上的襟翼手柄，把襟翼手柄設(shè)置到某一位置，水平安定面會(huì)遵循襟翼/水平安定面控制組件（FCU）存儲(chǔ)的襟翼/水平安定面內(nèi)部邏輯移動(dòng)到相應(yīng)位置。（2）應(yīng)急操作模式下（EMER STAB按鈕在ARM位），機(jī)組只能通過(guò)主副駕操作桿上的配平電門操作水平安定面上下作動(dòng)，這時(shí)升降舵配平片的電動(dòng)配平是脫開(kāi)的，同時(shí)襟翼和水平安定面聯(lián)動(dòng)也是脫開(kāi)的。當(dāng)水平安定面從應(yīng)急模式轉(zhuǎn)成正常模式時(shí)，水平安定面會(huì)在FCU的控制下自動(dòng)匹配襟翼手柄位置。

如圖1所示，整個(gè)水平安定面操作由襟翼手柄或配平電門發(fā)送命令，襟翼/水平安定面控制組件（FCU）接受命令并接受MAU（模塊化航空電子設(shè)備組件）提供的空速/大氣數(shù)據(jù)等飛行數(shù)據(jù)，再根據(jù)與襟翼相配平的水平安定面位置數(shù)據(jù)，輸出115V三相交流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)，最后操作水平安定面作動(dòng)筒（HSA）運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置。HSA上的反饋裝置給FCU反饋?zhàn)鲃?dòng)筒實(shí)際位置，最終通過(guò)MAU（模塊化航空電子設(shè)備組件）指示在顯示器上。

FCU為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，它接受襟翼手柄/配平電門位置、大氣數(shù)據(jù)/空速等飛行數(shù)據(jù)后通過(guò)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的邏輯程序驅(qū)動(dòng)和控制水平安定面作動(dòng)筒達(dá)到操作水平安定面的目的。在操作水平安定面和襟翼作動(dòng)筒期間，F(xiàn)CU不斷監(jiān)控操作過(guò)程并自測(cè)，確保系統(tǒng)工作正常。水平安定面作動(dòng)筒是飛行控制系統(tǒng)的重要組成部分，是飛機(jī)安全飛行的重要裝置。它主要實(shí)現(xiàn)兩大功能：（1）驅(qū)動(dòng)水平安定面繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的縱向配平；（2）為水平安定面提供支撐，抵消氣動(dòng)載荷產(chǎn)生在安定面轉(zhuǎn)軸上的鉸鏈力矩。G550飛機(jī)HSA作動(dòng)筒主要由電動(dòng)馬達(dá)裝置、HSA上下連接件、滾珠絲杠螺母組件、防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、齒輪箱組件、齒輪箱基座和反饋機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)絲杠在電動(dòng)馬達(dá)經(jīng)齒輪組件帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠絲杠螺母在絲杠上做軸線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)和HSA連接的水平安定面轉(zhuǎn)動(dòng)。

HSA抵消氣動(dòng)載荷產(chǎn)生在安定面轉(zhuǎn)軸上的力矩主要是由防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要是由推力軸承、棘輪、彈簧爪等部件組成，大約提供400磅的恒定負(fù)載用于防止絲杠非正常運(yùn)動(dòng).例如作動(dòng)筒伸長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，外加載荷為壓縮載荷時(shí)，防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不參與工作；當(dāng)外加載荷為拉伸載荷時(shí)，防逆轉(zhuǎn)載荷參與工作。而作動(dòng)筒收縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，外加載荷為壓縮載荷時(shí)，防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參與工作；外加載荷為拉伸載荷時(shí)，防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不參與工作。當(dāng)載荷過(guò)大，主彈簧爪失效無(wú)法連接棘輪，次級(jí)彈簧爪連接棘輪，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)筒運(yùn)動(dòng)至基座機(jī)械止擋位并鎖定，從而鎖定水平安定面，此時(shí)HSA下基座的指示手柄將在彈簧力的作用下彈至tripped位。

3 排故過(guò)程及分析

按工作原理可知，水平安定面卡阻有以下幾種可能：襟翼控制手柄故障（命令錯(cuò)誤）；FCU故障（控制故障）；HSA故障（作動(dòng)故障）和電纜故障（傳輸故障）。飛機(jī)落地后經(jīng)檢查，水平安定面位置指示和駕駛艙指示一致，均為-4.6°，并且襟翼控制手柄工作正常；重置FCU跳開(kāi)關(guān)并試車，故障依舊；打開(kāi)接近面板觀察HSA時(shí)發(fā)現(xiàn)tripped指示手柄在tripped位。后續(xù)按照手冊(cè)重置手柄并校裝測(cè)試，水平安定面工作正常。

之后翻查定檢記錄，定檢中有一項(xiàng)水平安定面作動(dòng)筒潤(rùn)滑工作。工卡步驟（b）和（e）中有先把tripped手柄扳到tripped位，潤(rùn)滑后重置手柄至NO tripped位的要求。雖然手冊(cè)中有重置要求，但是重置過(guò)程要求不清，圖表中也未標(biāo)識(shí)正確位置指示線；工作結(jié)束時(shí)未曾要求全行程操作水平安定面數(shù)次或者要求水平安定面的操作測(cè)試。雖然這次故障不一定是由于工作時(shí)重置不當(dāng)造成，但手冊(cè)中工作要求不嚴(yán)，程序不妥當(dāng)確實(shí)埋下了一個(gè)安全隱患。在此事件后，立即向?yàn)沉鲝S家要求修改手冊(cè)：（1）工作程序中增加多次全行程操作水平安定面，操作測(cè)試的步驟；（2）在工作程序中標(biāo)明手柄復(fù)位后具體位置。之后灣流在接到手冊(cè)改版要求后，核實(shí)信息并表示會(huì)盡快修訂手冊(cè)。

4 總結(jié)

灣流G550飛機(jī)水平安定面操作為電控電操作，不像空客等大型飛機(jī)為電控液壓操作，所以水平安定面卡阻故障一般可以分為：襟翼控制手柄故障（命令錯(cuò)誤）；FCU故障（控制故障）；HSA故障（作動(dòng)故障）和電纜故障（傳輸故障）。但是，由于小型飛機(jī)的手冊(cè)沒(méi)有波音、空客等大型機(jī)那么完善，因此，就算完全按照手冊(cè)維修的情況下也會(huì)埋下安全隱患。對(duì)工作原理的良好理解和對(duì)手冊(cè)中一些重要步驟的注意，將是故障排除的良好工具，當(dāng)然把手冊(cè)中的錯(cuò)誤和改進(jìn)方法告知制造廠家，將是幫助后人的有效辦法。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]灣流G550飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)[S].24版（2015）.

[責(zé)任編輯：王楠]