飛機(jī)總裝配階段液壓系統(tǒng)故障分析及診斷方法

楊帆

摘 要：飛機(jī)總裝配工作質(zhì)量與飛機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、安全、可靠有著直接影響。因此，在飛機(jī)總裝配階段除依據(jù)相關(guān)文件與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)裝配時(shí)，也需要做好故障分析與診斷工作，降低總裝配階段安全故障的發(fā)生概率，提高裝配質(zhì)量。本文以飛機(jī)總裝配階段液壓系統(tǒng)故障分析及診斷為研究對(duì)象，簡(jiǎn)要概述飛機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理與主要構(gòu)件特征，并在此基礎(chǔ)上，就航空液壓系統(tǒng)故障分析及診斷方法進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)總轉(zhuǎn)配;液壓系統(tǒng);故障分析

中圖分類(lèi)號(hào)：V245.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0068-02

0 引言

飛機(jī)總裝配是飛機(jī)裝配工作中的重要組成部分，側(cè)重于飛機(jī)各部件的有效對(duì)接以及飛機(jī)各機(jī)載設(shè)備、管線、系統(tǒng)在機(jī)上性能的調(diào)整、試驗(yàn)與檢查。液壓系統(tǒng)故障作為飛機(jī)工程機(jī)械故障中的高發(fā)故障，對(duì)飛機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行存在重要影響。因此，在飛機(jī)總裝配階段需加強(qiáng)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)與調(diào)整工作，通過(guò)故障分析、診斷與排除，確保液壓系統(tǒng)裝配質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮。

1 飛機(jī)液壓系統(tǒng)的相關(guān)概述

1.1 液壓系統(tǒng)工作原理

飛機(jī)液壓系統(tǒng)（Aircraft hydraulic systems）是飛機(jī)工程機(jī)械系統(tǒng)中的重要組成部分，主要以航空液壓油為工作介質(zhì)，在液壓泵驅(qū)動(dòng)作用下，為飛機(jī)飛控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、艙門(mén)系統(tǒng)等活動(dòng)部件提供動(dòng)力輸出。通常情況下，在飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，為增強(qiáng)飛行操縱系統(tǒng)液壓動(dòng)力源的穩(wěn)定性、可靠性與安全性，需在飛機(jī)上安裝至少兩套獨(dú)立的液壓系統(tǒng)（主液壓系統(tǒng)與助力液壓系統(tǒng)）。其中主液壓系統(tǒng)主要為部分副翼、方向舵等的助力器以及飛機(jī)起落架收放、減速板收放，飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎等提供液壓動(dòng)力，確保機(jī)構(gòu)操作動(dòng)作的準(zhǔn)確完成;助力液壓系統(tǒng)主要為操縱系統(tǒng)阻尼舵機(jī)、助力器等的作業(yè)，提供液壓動(dòng)力[1]。一般情況下，助力液壓系統(tǒng)中也配置多套獨(dú)立液壓系統(tǒng)，采用多余度設(shè)計(jì)，以確保液壓系統(tǒng)作用的有效發(fā)揮，降低飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障對(duì)飛機(jī)穩(wěn)定與安全運(yùn)行的不利影響。

1.2 液壓系統(tǒng)組成與主要構(gòu)件特征

飛機(jī)液壓系統(tǒng)主要由供壓系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)與控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成，其中供壓系統(tǒng)主要由主油泵、蓄壓器、應(yīng)急油泵等裝置組成，用以保證液壓動(dòng)力供應(yīng)的穩(wěn)定與可靠;執(zhí)行系統(tǒng)主要由液壓馬達(dá)、作動(dòng)筒、助力器等裝置組成，用以保證油液壓力向機(jī)械能的有效轉(zhuǎn)換;控制系統(tǒng)主要由壓力閥、方向閥、伺服閥、油箱、壓力表、散熱器等裝置構(gòu)成，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)油液流量、執(zhí)行元件方向等的有效控制。相對(duì)于其機(jī)械系統(tǒng)而言，液壓系統(tǒng)具備安裝簡(jiǎn)便、控制速度快、工作壓力高、傳輸速率快等特征，但也存在信號(hào)綜合管控差、易滲漏等缺陷。對(duì)此，做好總裝配階段液壓系統(tǒng)試驗(yàn)與檢驗(yàn)工作，對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)性能提升，飛機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性強(qiáng)化具有重要影響。

2 飛機(jī)總裝配階段液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

由上述分析可知，液壓系統(tǒng)在飛機(jī)機(jī)械工程領(lǐng)域占據(jù)重要地位，其安裝與運(yùn)行質(zhì)量、安全對(duì)飛機(jī)性能存在重要影響。與此同時(shí)，在飛機(jī)總裝配階段，液壓故障在總裝配故障中所占比重較大。需要工作人員對(duì)其故障診斷的基本原則與方法具有準(zhǔn)確掌握?；诠ぷ鹘?jīng)驗(yàn)歸納與總結(jié)，導(dǎo)致飛機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的因素主要有以下幾點(diǎn)：

2.1 飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染

因污染導(dǎo)致飛機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率相對(duì)較高，且影響較大。而在飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染中，研磨劑是較為常見(jiàn)的污染物，能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)內(nèi)部構(gòu)件帶來(lái)?yè)p害，降低系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)件使用壽命。與此同時(shí)，油液污染也是引起液壓系統(tǒng)的重要因素。例如，液壓系統(tǒng)油液水污染，即飛機(jī)液壓系統(tǒng)油箱蓋設(shè)計(jì)或管理不當(dāng)，空氣中的水分子在冷熱循環(huán)條件下凝結(jié)成小水珠，并滲透到油箱中，出現(xiàn)油液污染，影響系統(tǒng)性能;液壓系統(tǒng)中的熱交換裝置或者是冷卻管出現(xiàn)損壞，易出現(xiàn)油液水污染問(wèn)題;在相對(duì)潮濕的環(huán)境下，當(dāng)液壓缸活塞密封不嚴(yán)密時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)油液污染問(wèn)題。又如，液壓系統(tǒng)油液雜質(zhì)顆粒污染，即飛機(jī)裝配過(guò)程中，一些顆粒狀物質(zhì)，如金屬粉末、纖維、涂漆等進(jìn)入到液壓系統(tǒng)油液中產(chǎn)生污染，導(dǎo)致飛機(jī)液壓系統(tǒng)中的液壓缸、各種閥等出現(xiàn)故障，降低元件使用壽命的同時(shí)，影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、安全性與可靠性。此外，當(dāng)液壓系統(tǒng)中各種管接頭與系統(tǒng)組件結(jié)合面等接合不良時(shí)，會(huì)出現(xiàn)油液空氣污染，引發(fā)系統(tǒng)故障。

2.2 飛機(jī)液壓系統(tǒng)漏油

漏油問(wèn)題是導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障的重要因素，通?？煞譃閮?nèi)部漏油與外部漏油兩種現(xiàn)象。其中內(nèi)部漏油主要是發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部，高壓腔中的液體泄漏到低壓腔中，如換向閥中壓力管路中的液體漏到液壓系統(tǒng)回油管路中;外部漏油主要是指液體從系統(tǒng)內(nèi)部元件泄漏到系統(tǒng)外表面，如縫隙泄漏、動(dòng)力泄漏等。

2.3 飛機(jī)液壓系統(tǒng)溫度過(guò)高

溫度過(guò)高容易影響系統(tǒng)性能，使系統(tǒng)在使用過(guò)程中出現(xiàn)安全故障。導(dǎo)致該問(wèn)題產(chǎn)生的原因有很多，如油液污染，回油閥調(diào)整問(wèn)題等。

總而言之，飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染、飛機(jī)液壓系統(tǒng)漏油、飛機(jī)液壓系統(tǒng)溫度過(guò)高所引發(fā)系統(tǒng)故障的概率超過(guò)百分之七十。對(duì)此，掌握故障影響因素與形成原因，有利于提升故障分析質(zhì)量與效率。

3 飛機(jī)總裝配階段液壓系統(tǒng)故障基礎(chǔ)分析與診斷方法

在飛機(jī)總裝配階段，判斷飛機(jī)液壓系統(tǒng)是否存在故障，可采用如下基礎(chǔ)方法進(jìn)行故障識(shí)別與判斷。

3.1 直接觀察法

直接觀察法是飛機(jī)總裝配階段液壓系統(tǒng)故障分析及診斷常用的方法，主要是指：在總裝配系統(tǒng)試驗(yàn)階段，讓液壓系統(tǒng)依據(jù)使用程序進(jìn)行運(yùn)行，通過(guò)直接觀察其運(yùn)行狀態(tài)，查看系統(tǒng)是否存在故障。例如，液壓系統(tǒng)指示燈信號(hào)、液壓系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況等。與此同時(shí)，在直接觀察中，可利用感官體驗(yàn)，通過(guò)聞一聞、看一看、試一試等初步確定故障部位，了解故障現(xiàn)象。例如：（1）聞一聞，即利用嗅覺(jué)感官，聞一聞飛機(jī)液壓系統(tǒng)是否存在異味，初步判斷液壓系統(tǒng)液壓介質(zhì)是否存在問(wèn)題;（2）看一看，利用視覺(jué)感官，通過(guò)查看系統(tǒng)外表面情況、內(nèi)部構(gòu)件狀態(tài)、系統(tǒng)測(cè)壓點(diǎn)壓力變化、系統(tǒng)油液情況、系統(tǒng)各接頭情況、活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件情況，進(jìn)行故障排除;（3）試一試，即利用觸覺(jué)感官，感受油箱、閥體、運(yùn)動(dòng)部件的溫度與振動(dòng)情況，進(jìn)行故障排除。

3.2 系統(tǒng)自檢法

飛機(jī)總裝配階段，液壓系統(tǒng)功能的試驗(yàn)與調(diào)整過(guò)程中，通常配有自檢裝置，可根據(jù)系統(tǒng)機(jī)上運(yùn)行情況，進(jìn)行系統(tǒng)故障的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控與告警，并根據(jù)故障表現(xiàn)，結(jié)合系統(tǒng)存儲(chǔ)診斷程序，給出故障處理意見(jiàn)。

3.3 模擬分析法

模擬分析法是飛機(jī)總轉(zhuǎn)配階段，針對(duì)不適宜進(jìn)行真實(shí)信號(hào)輸入與輸出的系統(tǒng)進(jìn)行故障分析與診斷所應(yīng)用的方法。如液壓系統(tǒng)電容式油量表故障檢驗(yàn)，液壓系統(tǒng)電源系統(tǒng)故障分析與診斷等。該方法主要是利用光、聲、電等信號(hào)模擬系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所需要輸入與輸出的信號(hào)進(jìn)行模擬，檢查系統(tǒng)運(yùn)行是否存在故障，分析故障位置與原因。

3.4 儀器測(cè)量法

儀器測(cè)量法，則是指利用測(cè)量?jī)x器儀表進(jìn)行系統(tǒng)故障分析與診斷。例如，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行電流、功率、電壓等參數(shù)，確定被測(cè)量大小，通過(guò)對(duì)比分析掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，了解系統(tǒng)是否存在故障，探尋故障形成原因與位置。

3.5 元件替換法

替換法是飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障排查與處理過(guò)程中應(yīng)用較多的一種方法。通常情況下，當(dāng)飛機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，工作人員根據(jù)故障表現(xiàn)情況，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)先判斷故障出處，確定故障是否來(lái)源于液壓系統(tǒng)線路、液壓系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備或管路。并在通電試驗(yàn)或直觀觀察下，進(jìn)行線路故障的偏差。如果線路接觸正常，則可通過(guò)更換設(shè)備進(jìn)行設(shè)備故障排查，如果更換設(shè)備后，系統(tǒng)故障消失，則表明系統(tǒng)故障為設(shè)備故障。

3.6 尋找排查法

針對(duì)不能更換或拆除的元件，可采用尋找法進(jìn)行進(jìn)行故障診斷。在此過(guò)程中，可遵循“信號(hào)檢測(cè)→信號(hào)分析→故障識(shí)別→故障定位→故障排除方案設(shè)計(jì)”流程進(jìn)行實(shí)踐操作[3]。其中信號(hào)檢測(cè)側(cè)重于故障信號(hào)的采集與測(cè)量，如電壓信號(hào)、電流信號(hào)、振動(dòng)信息等;信號(hào)分析側(cè)重于干擾信號(hào)排除，可通過(guò)應(yīng)用檢驗(yàn)設(shè)備來(lái)處理;故障識(shí)別是基于故障信號(hào)分析進(jìn)行故障原因分析;故障定位則是根據(jù)故障表現(xiàn)與原因，確定故障可能存在的位置;故障排除方案設(shè)計(jì)，則是根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，結(jié)合系統(tǒng)工作原理與故障表現(xiàn)，選擇科學(xué)故障診斷方法進(jìn)行故障排查與解決。

4 飛機(jī)總裝配階段液壓系統(tǒng)故障其他分析及診斷方法

在飛機(jī)總裝配階段，針對(duì)航空液壓系統(tǒng)，也可采用如下方法進(jìn)行故障分析與診斷：

其一，故障模式分析及診斷方法。該方法是航空液壓系統(tǒng)故障分析與診斷中應(yīng)用較為廣泛的方法。主要是在全面掌握飛機(jī)液壓系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)各組成部分故障可能存在的影響進(jìn)行分析，并進(jìn)行記錄，找到故障處理辦法。從而根據(jù)系統(tǒng)故障表現(xiàn)，遵循系統(tǒng)故障分析原則，如“先觀察，后檢測(cè);先外圍，后核心;先控制，后數(shù)據(jù);先定性，后定量”等進(jìn)行故障定位，從而立即找到故障解決辦法。該方法對(duì)于工作人員工作經(jīng)驗(yàn)與能力，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性具有較高要求。

其二，故障樹(shù)分析及診斷方法。該方法的邏輯性較強(qiáng)，需要工作人員能夠?qū)︼w機(jī)液壓系統(tǒng)故障進(jìn)行充分的分析，并根據(jù)故障屬性、發(fā)生概率繪制液壓系統(tǒng)故障思維導(dǎo)圖，確定故障表現(xiàn)形式、誘發(fā)原因、處理辦法。從而為系統(tǒng)故障排查提供依據(jù)，以確保飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障效率的提升。例如，某型飛機(jī)液壓系統(tǒng)功能試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)馬達(dá)泵無(wú)法正常運(yùn)行，經(jīng)故障排查確定故障原因?yàn)橐簤合到y(tǒng)單向活門(mén)失效，從而是飛機(jī)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生液壓油反流問(wèn)題，引發(fā)系統(tǒng)故障。針對(duì)這一現(xiàn)象，我們采用故障樹(shù)分析法進(jìn)行故障分析與診斷時(shí)，可進(jìn)行如下操作：首先，明確馬達(dá)泵運(yùn)動(dòng)原理，知道飛機(jī)液壓系統(tǒng)中馬達(dá)泵正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)通過(guò)液壓系統(tǒng)單項(xiàng)后門(mén)進(jìn)行液壓油提供，使液壓油進(jìn)入到高壓組件中，以保障系統(tǒng)正產(chǎn)運(yùn)行。因此，馬達(dá)泵的正常運(yùn)行，除受自身因素影響外，與單向活門(mén)存在密切關(guān)聯(lián)性。而單項(xiàng)活門(mén)正常運(yùn)行情況下，液壓油會(huì)頂開(kāi)閥芯，并在單向活門(mén)彈簧作用下，進(jìn)行力傳遞，保持蓋卡住。其次，基于工作原理繪制單向活門(mén)故障樹(shù)。從故障樹(shù)中得知：只有所有工作條件滿足時(shí)，液壓油才能正常通過(guò)單向活門(mén)。此外，根據(jù)故障樹(shù)進(jìn)行針對(duì)性分析。由故障樹(shù)可知，液壓油是依據(jù)一定時(shí)間順序通過(guò)單向活門(mén)各工作環(huán)節(jié)，對(duì)此故障分析需考慮到故障連鎖，以便確保故障診斷的準(zhǔn)確性。

其三，模糊綜合評(píng)價(jià)分析及診斷方法。該方法是依托信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)模型技術(shù)等，基于液壓系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)收集與分析，進(jìn)行故障影響因素匯總與等級(jí)劃分。從而根據(jù)系統(tǒng)故障表現(xiàn)，對(duì)故障因素進(jìn)行綜合評(píng)判，快速查找故障形成原因及其對(duì)系統(tǒng)的影響，提升系統(tǒng)故障分析與診斷效率。

5 結(jié)語(yǔ)

飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析與診斷工作是飛機(jī)總裝配階段飛機(jī)系統(tǒng)調(diào)整、試驗(yàn)與檢測(cè)工作的重點(diǎn)內(nèi)容，在提升飛機(jī)裝配質(zhì)量，保證飛機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、安全與可靠，強(qiáng)化飛機(jī)工作性能上發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。對(duì)此，在明確認(rèn)知液壓系統(tǒng)故障分析與診斷重要性的基礎(chǔ)上，需根據(jù)液壓系統(tǒng)工作原理，采用行之有效的診斷方法提升故障診斷質(zhì)量與效率，降低系統(tǒng)應(yīng)用安全風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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