直-X 型机星形件支臂端衬套松动安全性影响分析

刘洪君 孙盛坤 秦瑞祥（海装驻天津地区军事代表局，天津300073）

1 背景

近几年，直-X 型机在转场飞行途中和正常飞行训练时多次发生星形件支臂端衬套松脱事故，该衬套在挥舞、摆振及变距过程中起重要作用，衬套松动是否会造成飞行安全隐患，若存在安全隐患，对飞行安全会有多大威胁，一直是困扰部队的瓶颈。

该衬套多次发生松动事故原因何在，如何防范或减少事故的发生，如何能在事故发生的第一时间发现问题，成了当前保证安全完成飞行任务的首要任务。

2 支臂端衬套的工作机理

星形柔性桨毂的挥舞铰、摆振铰和扭转铰全部集中在球形轴承上，星形件和球形轴承共同作用完成主旋翼的三个运动，同时在支臂端通过频率匹配器为摆振运动提供阻尼。星形件支臂端的作用是为主旋翼的挥舞和扭转运动提供转轴关节,还要承受主桨叶引起的周期性摆振压力。星形件支臂端结构和位置见图1，它主要承受由于扭转运动摩擦产生的扭矩,支臂挥舞节点位移变化而产生的摩擦力。

图1 星形件支臂端结构和位置

3 常见使用星形件状态

目前直-X 型机正在使用中出现支臂端衬套松动问题较常见的有两种常见技术状态，早期状态和过渡状态。

3.1 早期状态星形件

支臂衬套端部有防扭销钉、螺钉和垫片结构星形件组件（以下简称早期状态），结构胶选用EA93093NA，该状态星形件支臂端衬套外形结构见图2。

图2 早期状态星形件支臂端衬套结构

3.2 过渡状态星形件

支臂端衬套取消端部防扭机构、压紧螺钉，增加带凸肩的支臂端衬套（以下简称改进状态），结构胶选用EA93093NA，该状态星形件支臂端衬套外形结构见图3。

图3 过渡状态星形件支臂端衬套结构

4 星形件支臂端衬套松动故障现象和原因分析

4.1 故障现象

直-X 型机星形件早期状态支臂端衬套松动的典型故障现象见图4，主要表现为：支臂端衬套胶接胶瘤与衬套之间出现缝隙和松动（若胶瘤局部脱落不属于衬套松动故障），如果发现不及时，衬套会脱出进入频率匹配器内槽，磨损星形件支臂端基体，造成星形件报废；过渡状态星形件支臂端衬套松动的故障现象主要表现为：支臂端衬套胶接胶瘤与衬套之间出现缝隙。

图4 星形件支臂端衬套典型故障

4.2 原因分析

结合过去和目前同类问题情况和在制品解剖分析，认为早期状态星形件和过渡状态星形件支臂衬套松动的主要原因如下：

1)胶接质量过程控制不到位，支臂端衬套内表面胶接前预处理存在问题，致使支臂端衬套胶接面和EA93093NA 胶粘剂粘接不良，产生气泡，界面胶接强度不能承受外界载荷的作用，导致支臂端衬套产生松动。

2)由于EA93093NA 胶粘剂的高温剪切强度偏低，直升机某些飞行状态长时间飞行有可能产生局部温度积聚，致使胶接强度降低，导致早期状态和过渡状态星形件（使用EA93093NA 胶粘剂）支臂端衬套产生松动。

3)早期状态星形件支臂端设计存在不足，支臂端衬套没有凸肩，防扭销钉和螺钉由于和复合材料的连接问题没有达到设计目的，支臂端衬套不能承受外界载荷而产生松脱。

5 安全性分析

针对星形件支臂端出现的衬套松动故障，经过多次组织分析研究，分析了星形件故障发生后对直升机安全性影响，早期状态和过渡状态星形件支臂端衬套如果出现松动，没有脱落，可以保证飞行安全，具体结论如下：

5.1 早期状态星形件

1）早期状态星形件支臂端衬套胶接胶瘤与衬套之间出现缝隙和松动，根据星形件支臂端衬套的作用机理，如果在飞行过程中发生此故障，星形件支臂端仍可实现摆振、挥舞和扭转运动，直升机可以安全飞行。

2）由于早期状态星形件支臂端衬套端部没有凸肩，衬套彻底松动后会脱出，一旦脱出的衬套与端头螺钉退入频率匹配器的工艺孔内，将限制旋翼毂的挥舞、摆振和扭转运动，此时飞行员可以感觉到主旋翼的振动增大，持续作用将使星形件的支臂受到磨损，存在安全隐患。

欧直对存在安全隐患的衬套脱出现象，专门编发了服务通报N062.00.21，应对措施是在频率匹配器工艺孔内增加挡块（见图5），衬套一旦松脱，挡块将抵住衬套防止脱出的发生（衬套向外移动1mm），消除了安全隐患。公司已经依据该服务通报编发了直-X 型机的服务通报（ZX-62-0155），早期状态星形件落实服务通报后不存在安全性问题。

图5 N062.00.21 挡块安装位置

5.2 过渡状态星形件

1）过渡状态星形件支臂端衬套端面存在凸肩，在飞行过程中发生松动故障，仍可以正常实现摆振、挥舞和扭转运动，能够保证直升机的飞行安全。

2）过渡状态星形件取消了没有达到设计目的端面防扭螺钉，在支臂端衬套端部增加凸肩。此措施消除了螺钉脱出后对星形件造成的损伤和破坏，防止衬套松动后完全脱出。

过渡状态支臂端结果虽然不能完全杜绝衬套松动问题，但是凸肩可以彻底解决衬套松动后的脱出问题，保证飞行安全。

6 旋翼毂星形件外场监控措施

鉴于目前星形件支臂端衬套松动的故障，为保障外场飞行安全，外场正在服役的飞机，进行10 个飞行小时之后在地面检查时，要求特别注意支臂端衬套的检查，通过仔细检查胶瘤，判断支臂端衬套有无松动或脱开，具体增加监控措施如下：

1）在执行上述检查时，如果怀疑可能存在问题的情况下，要将旋翼刹车（即将旋翼刹车手柄置于刹车位置），然后用手在挥舞和摆振方向上推动桨叶或进行通电变距，以观察衬套胶接是否正常，仔细检查支臂端钢衬套与胶瘤是否出现缝隙或胶接胶瘤沿圆周方向是否出现错动，如出现图6 所示的衬套胶瘤缝隙发生变化，即该现象应确定为衬套松动，应立即进行修理；支臂端钢衬套胶接胶瘤只要出现缝隙，即使在施加外载时（比如在地面起动主桨叶进行变距时）没有转动或松动的迹象，也要进行更换，保证飞行安全。

图6 衬套胶瘤缝隙发生变化

2）在执行上述检查时，同时增加对星形件支臂前后（摆振方向）两侧的检查，如果出现分层则该星形件报废。

3）在进行支臂端胶瘤检查时，只要不出现缝隙，胶接胶瘤允许出现局部缺失脱落。

7 结语

支臂端衬套松动会对飞行安全造成一定影响，支臂端衬套松动脱落后，如不及时更换衬套会导致飞机无法正常操作，若衬套在飞行中松动而未脱落可保证飞机继续使用；若脱落进入频率匹配器内槽，磨损星形件支臂端基体，造成星形件报废,可能导致飞机无法完成挥舞、摆振或变距，导致飞机飞行任务无法正常完成。早期状态星形件已经在频率匹配器内支臂端衬套对应的位置上加装了频率匹配器挡块；过渡状态星形件支臂端衬套已增加凸肩，能保证在衬套一旦松动或脱落后卡在球关节轴承外部，不会掉入频率匹配器内槽。目前两种状态星形件都已经具备了防脱落的安全措施，均不会导致衬套脱落的安全事故，所以目前两种状态星形件支臂端衬套松动不会影响飞机的飞行安全。

[1]直升机动部件设计 张呈林 航空专业教材编审组1986 年

[2]国产直X 机维护手册