某固定翼螺旋槳飛機(jī)空中偏飛故障分析

■ 王志杰 王炳輝 白云冬/ 江蘇潤(rùn)揚(yáng)通用航空有限公司 空軍9066 部隊(duì) 石家莊中航賽斯納飛機(jī)有限公司

0 引言

一架單發(fā)固定翼螺旋槳飛機(jī)大修出廠執(zhí)行試飛任務(wù)時(shí)，飛行員反映空中當(dāng)副翼、方向舵、升降舵、副翼調(diào)整片、方向舵調(diào)整片、升降舵調(diào)整片等舵面均處于中立位置時(shí)，飛機(jī)會(huì)發(fā)生自動(dòng)向左傾斜偏飛現(xiàn)象，同時(shí)伴隨輕微左側(cè)滑。將左副翼調(diào)整片向下調(diào)整約2°，飛機(jī)飛行姿態(tài)恢復(fù)正常。

1 原因分析

根據(jù)飛行員反映的故障現(xiàn)象，初步判斷這是一起因飛機(jī)左右機(jī)翼升力不平衡導(dǎo)致的偏飛故障。在飛機(jī)起降階段由于空速較低，因左右機(jī)翼升力不平衡導(dǎo)致的坡度不明顯，但隨著飛機(jī)空速增加，坡度故障逐漸顯現(xiàn)，造成飛機(jī)出現(xiàn)明顯的偏飛現(xiàn)象，引起試飛員的注意。

機(jī)組人員檢查飛機(jī)所有舵面初始位置均處于正常零位，飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接正常，通電校驗(yàn)控制率符合規(guī)定。根據(jù)該機(jī)故障現(xiàn)象和檢查結(jié)果，查詢?cè)擄w機(jī)維護(hù)手冊(cè)（AMM）、線路圖解手冊(cè)（WDM）和零部件圖解目錄手冊(cè)（IPC）等技術(shù)資料，確定可能造成飛機(jī)偏飛故障的相關(guān)系統(tǒng)和故障原因可分為3 大項(xiàng)7 系統(tǒng)16 類底事件，建立故障樹如圖1所示。

圖1 某型飛機(jī)自動(dòng)偏飛故障樹

2 故障查處

根據(jù)飛機(jī)故障現(xiàn)象和故障樹底事件具體成因，按照逐項(xiàng)排查的方式對(duì)飛機(jī)故障原因進(jìn)行分析。

2.1 副翼系統(tǒng)

檢查飛機(jī)左右兩側(cè)副翼外觀無異常，承力結(jié)構(gòu)件無裂紋或鉚釘松動(dòng)，平衡配重?zé)o腐蝕變形。檢查兩側(cè)副翼與機(jī)翼鉸接處的鉸接螺栓、鉸接軸承等緊固件無腐蝕裂紋，油脂潤(rùn)滑良好。將座艙駕駛桿置于中立位置，檢查兩側(cè)副翼舵面均處于正常中立位置（剪錯(cuò)值、剪刀差均為零），左右副翼內(nèi)側(cè)外緣與左右襟翼外緣呈流線型對(duì)齊，符合維護(hù)手冊(cè)要求。安裝舵面傾角檢查儀，測(cè)量左側(cè)副翼向上最大偏角26°，向下最大偏角16°，右側(cè)副翼向上最大偏角26°，向下最大偏角16°，均符合維護(hù)手冊(cè)要求。

檢查兩側(cè)副翼靜平衡，左側(cè)副翼-4.5lbf·in， 右 側(cè) 副 翼-4.6 lbf·in，均符合維護(hù)手冊(cè)要求。在室溫70℉（21℃）時(shí)測(cè)量鋼索張力，左側(cè)機(jī)翼段副翼鋼索張力為40lbf，機(jī)身段鋼索張力為18lbf，右側(cè)機(jī)翼段副翼鋼索張力為41lbf，機(jī)身段鋼索張力為21lbf，均符合維護(hù)手冊(cè)要求（見圖2、圖3）。

圖2 機(jī)翼段副翼系統(tǒng)鋼索張力對(duì)照

圖3 機(jī)身段副翼系統(tǒng)鋼索張力對(duì)照

2.2 擾流板系統(tǒng)

檢查左右兩側(cè)擾流板外觀無變形，擾流板尾緣與襟翼上表面最小處間隙為0.030in（規(guī)定值為0.010 ～0.030in）。盡管擾流板間隙值處于規(guī)定值上極限，但仍符合維護(hù)手冊(cè)要求（間隙應(yīng)在副翼到達(dá)全下位置前測(cè)出）。使飛機(jī)連接地面液壓源，檢查襟翼處于全收上位置，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)駕駛盤，檢查左右擾流板偏轉(zhuǎn)操控靈活，測(cè)量左側(cè)擾流板向上偏轉(zhuǎn)角度為43°，右側(cè)擾流板向上角度為43°，符合維護(hù)手冊(cè)要求。

2.3 方向舵系統(tǒng)

檢查方向舵外觀無扭曲變形，承力件無腐蝕裂紋，全行程移動(dòng)方向舵?zhèn)鲃?dòng)鋼索無卡滯。檢查傳動(dòng)鋼索敷設(shè)符合規(guī)定，鋼索松緊螺套無腐蝕裂紋，固定保險(xiǎn)良好。檢查方向舵止動(dòng)螺栓安裝正常。在室溫70℉（21℃）時(shí)測(cè)量方向舵鋼索張力，測(cè)量值為34lbf，符合維護(hù)手冊(cè)要求（見圖4）。測(cè)量方向舵中立位左右極限行程均為25°，符合維護(hù)手冊(cè)要求。測(cè)量方向舵靜平衡為-6.4lbf·in，符合維護(hù)手冊(cè)要求。

圖4 方向舵?zhèn)鲃?dòng)鋼索張力對(duì)照

2.4 襟翼系統(tǒng)

檢查飛機(jī)左右兩側(cè)襟翼外觀無扭曲變形，承力件無腐蝕裂紋。檢查襟翼?yè)u臂連接固定牢靠，滑輪軸承、滾輪清潔潤(rùn)滑良好，襟翼滑軌內(nèi)無外來物，滑道無腐蝕。檢查兩側(cè)襟翼行程角度并作對(duì)比（見表1），均符合手冊(cè)要求（襟翼位置必須在公差允許范圍內(nèi)，兩側(cè)襟翼在所有位置上的對(duì)稱偏差不能超過0.5°，在相應(yīng)的放下和收起位置偏差不能超過1°）。

表1 襟翼偏轉(zhuǎn)角度測(cè)量值

2.5 調(diào)整片系統(tǒng)

根據(jù)飛機(jī)故障現(xiàn)象，檢查飛機(jī)副翼調(diào)整片外觀無扭曲變形，承力件無腐蝕裂紋，鉚釘無松動(dòng)。檢查副翼調(diào)整片制動(dòng)塊無松動(dòng)。將副翼調(diào)整片置于中立位置后，分別向上下極限位置調(diào)整并測(cè)量偏轉(zhuǎn)角度，檢查調(diào)整片運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，全行程無緊澀卡滯現(xiàn)象，向上最大偏轉(zhuǎn)角為15.6°，向下最大偏轉(zhuǎn)角為15.1°，符合維護(hù)手冊(cè)要求。

檢查副翼調(diào)整片游隙。首先，確定最大允許游隙值，按照維護(hù)手冊(cè)規(guī)定，測(cè)量調(diào)整片最內(nèi)側(cè)弦長(zhǎng)并乘以0.025，得到最大允許游隙（該機(jī)副翼調(diào)整片弦長(zhǎng)126mm，最大容許值為126mm×0.025=3.15mm）；其次，規(guī)范游隙測(cè)量方法，測(cè)量游隙與測(cè)量弦長(zhǎng)應(yīng)在同一位置，用指尖上下移動(dòng)調(diào)整片尾緣，測(cè)量確定調(diào)整片游隙數(shù)值；最后，逐一實(shí)施測(cè)量，實(shí)測(cè)左側(cè)副翼游隙為1.6mm，右側(cè)副翼游隙為1.9mm，均小于3.15mm，符合要求。

2.6 機(jī)體機(jī)構(gòu)與機(jī)翼安裝角度

按照飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)，采取飛機(jī)水平狀態(tài)下吊點(diǎn)投影的方法，測(cè)量機(jī)體結(jié)構(gòu)無變形，測(cè)量飛機(jī)左右機(jī)翼安裝角有0.5°偏差。對(duì)照該型飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝，通過調(diào)節(jié)后部機(jī)身至機(jī)翼的連接螺栓可以調(diào)節(jié)機(jī)翼迎角，從而減少兩側(cè)機(jī)翼升力不平衡狀況（見圖5）。

圖5 后機(jī)身與機(jī)翼連接螺栓裝配圖

按照維護(hù)手冊(cè)規(guī)定，若需要調(diào)節(jié)機(jī)翼安裝角時(shí)，應(yīng)將兩側(cè)機(jī)翼向相向方向調(diào)節(jié)。通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓頭部，使螺栓上的箭頭向下指，可增加機(jī)翼迎角；使螺栓上的箭頭向上指，可減少機(jī)翼迎角（調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓時(shí)，不能使箭頭超過垂直線）。根據(jù)該機(jī)故障情況，通過調(diào)整兩側(cè)機(jī)翼的迎角差，使左側(cè)機(jī)翼增加升力，右側(cè)機(jī)翼減少升力。

3 問題結(jié)論

依據(jù)飛機(jī)機(jī)翼迎角調(diào)整情況，再次進(jìn)行驗(yàn)證飛行?？罩酗w行員將飛機(jī)副翼、方向舵、升降舵、副翼調(diào)整片、方向舵調(diào)整片、升降舵調(diào)整片均置于中立位置時(shí)，飛機(jī)未再發(fā)生向左傾斜偏飛現(xiàn)象，故障排除。

事后分析產(chǎn)生該故障的主要原因是在飛機(jī)大修期間進(jìn)行機(jī)翼重新裝配工序時(shí)，由于人為原因?qū)е伦笥覚C(jī)翼安裝角發(fā)生偏差，且由于機(jī)翼安裝角偏差較小，沒有引起維護(hù)人員和質(zhì)量檢驗(yàn)人員的足夠關(guān)注，將飛機(jī)偏飛故障誘因帶到試飛工作中。

本次故障中由于試飛員飛行經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)試飛過程中飛機(jī)航行姿態(tài)的微小變化感知敏銳，且沒有一開始就通過調(diào)整副翼調(diào)整片角度保證飛機(jī)航行姿態(tài)，而是反復(fù)確認(rèn)故障現(xiàn)象做出針對(duì)性調(diào)整措施，為后續(xù)飛機(jī)故障原因的準(zhǔn)確定位提供了幫助。另外，對(duì)于一些老齡化飛機(jī)，由于機(jī)體結(jié)構(gòu)或操縱系統(tǒng)的緊固件松動(dòng)或者變形，在航行過程中也會(huì)發(fā)生類似故障，需要引起飛行人員和機(jī)組人員的高度重視。

4 措施建議

根據(jù)以上故障現(xiàn)象，結(jié)合原因分析，制定以下維護(hù)和保障措施，以避免類似故障的再次出現(xiàn)。

1）對(duì)于使用液壓助力器（伺服閥）的飛機(jī)，在場(chǎng)外維護(hù)時(shí)必須嚴(yán)格落實(shí)防油液污染措施，做好“把住三關(guān)”“確保兩潔”工作，尤其是要利用發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車或飛機(jī)著陸后消壓等時(shí)機(jī)，操縱駕駛桿檢查操縱系統(tǒng)有無異常摩擦和撞擊現(xiàn)象。

2）飛機(jī)進(jìn)行定期檢修時(shí)，要嚴(yán)格依照維修工卡進(jìn)行施工和質(zhì)量檢驗(yàn)，確保將機(jī)體結(jié)構(gòu)類、管線路裝配類措施落實(shí)到位，嚴(yán)防在外場(chǎng)維護(hù)不可達(dá)部位遺留問題隱患，嚴(yán)格把好飛機(jī)出廠質(zhì)量關(guān)口。

3）航司在做飛機(jī)D 檢后特定檢查或A、B、C 類定檢時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)（AMM）、線路圖解手冊(cè)（WDM）和零部件圖解目錄手冊(cè)（IPC）等技術(shù)資料，加大檢查范圍和檢測(cè)深度，重點(diǎn)檢查飛機(jī)副翼、升降舵、方向舵、油門等操縱系統(tǒng)傳動(dòng)桿、搖臂、鋼索與周圍結(jié)構(gòu)件之間的間隙應(yīng)不小于4mm。

4）維護(hù)中注意保持座艙內(nèi)部清潔干燥，嚴(yán)禁給操縱系統(tǒng)施加永久和瞬時(shí)的側(cè)向力；進(jìn)行復(fù)雜機(jī)件拆卸時(shí)應(yīng)做好標(biāo)記，安裝時(shí)按標(biāo)記順序和位置進(jìn)行安裝；更換操縱系統(tǒng)載荷傳感器后，應(yīng)檢查最大駕駛桿力符合規(guī)定，左右壓桿力無梯度變化，檢查副翼舵面、非線性機(jī)構(gòu)、液壓助力器等中立位置應(yīng)良好，并試飛檢查飛機(jī)的橫向操縱性。