Cessna 525飞机刹车系统典型故障分析

王立纲

(中国民航飞行学院 广汉分院，四川 广汉 618307)

0 引言

刹车系统是飞机上最为典型的动力支持系统，它的工作品质和可靠性对整个飞机结构系统的安全运行起着至关重要的作用，是保证飞机安全、快速、可靠地着陆的重要部件。在飞机着陆地面滑跑阶段刹车装置将飞机的动能转化为热能，从而减小飞机着陆滑跑的距离。但刹车系统在使用过程中，由于刹车片的自然磨损、使用保养不当，以及控制线路老化、磨损等原因，导致各种故障发生，危及飞行安全[1-2]。准确地判断故障发生的位置，分析故障产生的原因并给出解决故障的方法，根据分析结果提出系统的优化方案，对于彻底解决航空器刹车系统的故障就显得尤其重要。

1 Cessna 525飞机刹车系统概述

Cessna 525飞机的动力刹车系统为盘式刹车系统，安装于左右两侧的主机轮上。刹车动力由飞机液压系统之外的一个独立液压源来提供，这个液压源系统可以使操作刹车的压力自动保持在一个恒定的数值。动力刹车动作筒位于正驾驶和副驾驶的脚蹬位置，其连接方式是串联的，以便正、副驾驶均可以实施刹车[3-4]。

作为动力刹车系统的一部分，Cessna 525飞机上设计有防滞刹车系统，主要用于刹车系统在所有类型的跑道上都能最大限度地获得刹车效率，提高刹车系统的适应性。防滞刹车系统由两个机轮速度传感器、一个电控制盒、动力刹车、伺服控制活门、马达/泵及油滤组件和储压器组成。机轮传感器安装在每个主机轮的轮轴上。每个传感器在机轮转动时会产生一个电信号并传递到控制盒。防滞控制盒(同时也从起落架空地电门和起落架控制电门接收信号)将信号传递给防滞伺服活门。防滞伺服活门按需要减小两个机轮及其刹车组件的刹车压力，以防止机轮进入打滑状态。

防滞刹车系统具有以下特点[5-6]：

(1)防滞刹车系统设计有防滞控制电门，驾驶员可通过操作“开”“关”以确定是否选择防滞功能。

(2)电气部件失效，则防滞刹车系统会进入停止工作的状态，功能仅相当于人工刹车，这时必须使用应急刹车以防出现意外。

2 系统工作原理

2.1 动力刹车系统(见图1)

如图1所示，当起落架手柄被放置到“DOWN”位的时候，就会接通直流电源，压力电门就会控制直流电动机驱动液压泵工作，为刹车工作提供900～1300PSI的压力。同时设计有一个储存器，可以消除刹车压力波动并且储存刹车压力。动力刹车和防滞刹车系统则通过位于左边断路器面板上的刹车系统断路器而获得直流电源。

刹车是通过刹车脚蹬所控制的刹车液压作动筒来进行作动的。刹车液压作动筒由刹车油箱供油。当踩下刹车脚蹬的时候，力作用于刹车液压作动筒上面，从而产生压力并通过停留刹车活门传递给具有压力放大功能的防滞伺服活门。液压压力再传送到主起落架刹车组件。机轮刹车由对应侧的主刹车液压作动筒和刹车脚蹬进行控制，可以实现差动刹车。当位于起落架面板上方的防滞电门处于“ON”位置、地面滑跑速度不低于12节的时候，就可以使用最大的力量踩踏刹车脚蹬而不至于出现机轮打滑的现象。机轮速度传感器感受机轮急剧减速趋势，防滞伺服活门接收到信号滞后会立即释放两侧的刹车压力。当机轮速度恢复正常滞后，停止释放压力，刹车压力会重新建立，防滞功能会在机轮的速度低于12节的时候失效。

通常情况下，起落架控制面板上的防滞刹车电门处于ON位，如果处于OFF位置，那么防滞刹车系统就会失效，“ANTISKID INOP”(防滞刹车不工作)警告灯会亮起。需要注意的是，在关闭防滞系统前应该确保刹车压力释放，并且在打开防滞系统前应当确保飞机在此时没有处于移动状态中。

图1动力刹车系统

2.2 应急刹车系统

如果液压刹车系统失效，气动刹车系统可以用来作动刹车(见图2)。拉出应急刹车活门手柄并指向主起落架机轮刹车组件，就可以从储气箱内释放出高压空气。高压空气推动主起落架机轮刹车组件往复阀并作动刹车。将应急刹车活门手柄扳到收上位以阻止高压空气从储压箱流出，并且将高压空气排放到主起落架机轮刹车组件外板，从而释放刹车。

图2 应急刹车系统

3 一起刹车典型故障实例分析

3.1 故障现象回顾

2017年某日，学院一架Cessna525飞机执行转场飞行训练，在着陆滑跑阶段，机组人员在踩刹车时，突然出现左右刹车踩空的情况。飞机停场后，维修人员随机组进行试滑，同样出现此现象，且刹车系统的警告灯未亮起。该故障在本单位的多架飞机上出现过，属于较为典型的故障。

3.2 故障分析

根据系统原理进行分析，刹车偏软故障可能的原因有以下几点：

3.2.1 刹车系统中有气

刹车系统有气是该系统最为常见的故障原因，可能由以下几种情况导致：高压氮气从刹车储压器中渗漏出来，进入了液压管路之中；刹车系统本身的管路发生了渗漏，导致外部的空气进入了刹车系统中。维修人员按照飞机维修手册(Aircraft Maintenance Manual，AMM)的要求进行刹车主作动筒和刹车系统排气，经过2～3次的正常排气后，进行防滞刹车系统的测试工作，测试结果正常。随后，维修人员与飞行机组一起试滑，在试滑中再次出现该故障，由此判断系统有气不是故障原因。

3.2.2 刹车组件上的往复活门故障

如果在刹车过程中往复活门有一定的卡滞，使得油路与气路联通，刹车压力油放泄到气路中，也会出现刹车软的情况。维修人员拆下往复活门上的进气端，然后带压力踩刹车，发现气路口没有油液渗漏，因此排除此因素。

3.2.3 刹车作动筒内部泄漏

四个活塞式的主作动筒为“串联”式内连接，机组人员通过脚蹬施加压力到刹车动作筒上，并最终将压力施加到机轮刹车上。因此两侧作动筒同时泄露才可能出现刹车偏软的故障，但这种可能性比较小，因此在排故过程中先不考虑该因素。

3.2.4 空地电门故障

起落架空地电门给防滞控制盒传递信号，控制盒又将信号传递给动力刹车防滞控制活门的伺服活门。防滞伺服活门按需要减小两个机轮及其刹车组件的刹车压力，以防止机轮进入打滑状态。在滑行中，如果空地电门突然故障，给出飞机空中位的信号，那么防滞刹车系统也不会工作。维修人员进行了相关线路测量，结果正常，因此排除空地电门故障。

3.2.5 起落架放下微动电门故障

刹车系统直流马达驱动泵由一个安装在防滞伺服活门上的压力电门和一个起落架放下微动电门控制。压力电门在1300PSI时断开以使马达停止工作，当系统压力降低到900PSI时闭合。除起落架手柄在放下位置以外，起落架放下电门的作用是断开控制继电器以防止马达继续工作。如果放下微动电门偶发性故障，在此时虚断开，导致马达工作，且刚好刹车压力低于900PSI，又高于750PSI(因为没出现低压警告)，可能也会出现刹车软的现象。但是在地面测试过程中，泵正常工作，因此可以排除该故障原因。

3.2.6 防滞控制盒故障

防滞控制盒是整个防滞刹车系统的控制核心、信号转换中心。维修人员使用其他飞机上的控制盒进行了串件后的测试，刹车偏软故障依然存在，因此排除该故障原因。

3.2.7 轮速传感器故障

维修人员已经进行了防滞系统测试，测试结果正常，但维修人员所完成的测试，只能测出防滞系统起作用，因测试工具的问题，无法测出飞机运行状态下该系统正常作用的情况。以同样的转速转动传感器时，分别测量左右传感器给出的电压信号，发现一侧0.2V，一侧0.7V，差值较大。更换两侧轮速传感器后，进行同转速测量，电压值是0.4V，说明原装机的两侧轮速传感器有问题。轮速传感器故障，给防滞控制盒错误的电压信号，使防滞系统错误地判断为刹车压力过大，出现拖胎情况，随即防滞伺服活门降低刹车压力，机组突然感觉到刹车压力释放，出现了刹车踩空的故障现象。更换轮速传感器后故障排除。

3.3 刹车系统故障诊断程序

结合上述故障诊断案例，为便于维修人员在工作中能更快找到故障，根据排故一般规则和系统原理及上述故障案例分析，制定出了合理高效的排故程序，见图3和图4。在实际排故过程中需要将图3 和图4 结合起来进行故障分析。

图3刹车组件排故程序图

图4 防滞刹车组装件排故程序图

4 结语

刹车系统作为安全保障系统，日常使用频率较高，并且工作过程中又处在高温环境下，导致故障较多。其中最典型的故障为刹车松软，该故障不仅仅在Cessna 525飞机刹车系统中较为常见，亦多普遍存在于其他机型的刹车系统中。通过对Cessna 525飞机刹车系统的结构组成和原理进行分析，在日常飞机刹车系统排故过程中，首先应进行刹车系统排气，然后再根据系统原理和排故程序做进一步分析，进而排除故障。

[1] 叶茂，陈传锐，卢运动，等. 基于故障树分析法的某型飞机刹车控制系统排故[J].航空维修与工程，2017(1)：56-58。

[2] 邢晓斌，刘忠平，韩亚国，等. 飞机防滑刹车系统试验研究[J]. 航空精密制造技术，2017，53(3)：30-34。

[3] 聂挺.Cessna525飞机培训教程(机械部分)[M].成都：西南交通大学出版社，2013：62-67。

[4] 李自俊.Cessna525飞机培训教程(电子部分)[M].成都：西南交通大学出版社，2011：73-76。

[5] 智维列夫,科柯宁. 航空机轮和刹车系统设计[M] 邓启明，陈金祥，等，译校. 北京：国防工业出版社， 1980：147-157。

[6] 曾勇有. 737NG飞机自动刹车故障浅析[J].科技创新导报， 2016，13(20)：9-10。