A320 飞机抖动原因浅析

马卫涛

（四川航空股份有限公司工程技术分公司，四川成都 610202）

1 飞机机身抖动故障分析

1.1 飞机机身抖动的原因

（1）飞行操作舵面原因。①方向舵后缘自由间隙过大、方向舵作动筒振动。②升降舵校装不正确、后缘自由间隙过大、升降舵作动筒振动。③副翼后缘自由间隙过大、副翼作动筒振动。④襟翼造成的抖动。

（2）结构原因。①前起落架后舱门造成的抖动。②机腹整流板封严造成的抖动。③客舱门上部盖板造成的抖动。

（3）外界环境。外界气流的扰动破坏了飞机原有的平衡状态，加剧了飞机的振荡，产生一个激励的过程。

1.2 故障的分析

据空客公司统计出抖动源概率，由图1 中可以很明显的看出，造成飞机抖动的最主要原因为方向舵，其次为升降舵、前起落架舱门、襟翼、客舱门、副翼、机腹整流罩。

2 方向舵及升降舵导致机身抖动的原因

2.1 方向舵对抖动的影响

首先先看下游隙：轴承游隙即轴承在未安装于轴时，将其内圈或外圈的一方固定，然后便于未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。也可以理解成自由活动的量。如果游隙在机械设备中超过限定值就会造成自由间隙振动。自由间隙振动存在于各类机械设备中，不能完全消除但可以通过各种方法减小至可接受范围内，对于飞机方向舵，自由间隙是指作动筒铰接点的间隙，间隙过大，就会造成在增压状况下，方向舵就会存在过大的自由摆动，手册要求在30 daN 的载荷下，舵面后缘自由行程范围为（8～16）mm。

图1 抖动的来源

由于舵面结构存在弹性，在载荷作用下会产生弹性形变，所以测量值不可能为零，如果后缘自由行程过小，也可能是铰接处过紧，将会导致铰接点摩擦增大，自润滑轴承的润滑效果下降，摩擦加剧。一旦自由行程过大，则会导致抖动现象出现。

方向舵伺服控制器配有自润滑轴承：轴承球在与轴承保持架连接的特氟隆衬套上旋转。在一段时间后，这个衬套可能磨损。轴承旋转在伺服控制器的这一侧上更加明显，因此环端侧（eye-end）更易于产生衬套磨损。当后缘自由行程在范围内时可以确保在自润滑轴承中存在足够厚度的特氟隆衬里，确保这些轴承内没有金属对金属的接触。

飞机由方向舵产生的抖动大部分原因是因为方向舵伺服作动筒轴承磨损严重导致自由间隙过大，如图2 所示。大部分情况下抖动故障的排除都是更换方向舵伺服控制作动筒，但对于小部分情况更换作动筒并不能排除抖动故障，其他一些情况为：铰链附件（HINGE-LINE），伺服附件（SERVO ATTACHMENT）。图3 方向舵抖动故障源可以看到统计的情况，可以看到高达92%的概率为伺服作动筒自由间隙过大的情况引起的，还有一些是由铰链附件、伺服附件或者多个因素共同造成的。这就造成在飞机发生抖动情况以后，在判断为方向舵原因引起抖动产生的情况下，更换完方向舵作动筒后抖动消失，随后飞机可能继续发生因方向舵引起的抖动，这主要是因为铰链附件或其他附件随着时间的推移，自由间隙慢慢扩大。

图2 方向舵伺服作动筒轴承

2.2 升降舵对抖动影响

升降舵后缘摆动幅度限制，在30daN 稳定负载的情况下限制范围为（4～7）mm，升降舵振动是由可能在升降舵接头的不同区域发展的间隙引起的：①伺服控制轴承；②伺服控制连接设备；③铰链轴承和连接设备。

由图4 升降舵抖动故障源中可以看到升降舵振动的故障源和方向舵振动的故障源类似，也不仅只有伺服控制作动筒这一诱因，还包括铰链线（hinge line），升降舵吊索（rigging），伺服控制附件（servo attachment）以及他们共同造成升降舵振动。其实现在的飞机升降舵装配时已经用来防止升降舵振动，升降舵后缘向上偏移0.5°，旨在空气动力学地加载升降舵，以便补偿存在升降舵接头处的潜在的自由间隙。

图3 方向舵抖动故障源

2.3 副翼

副翼后缘摆动幅度限制为不超过10 mm，副翼振动是由可能在副翼接头的不同区域发展的间隙引起的：①伺服控制轴承；②伺服控制附件；③铰链线附件；④副翼铰链支架。

图4 升降舵抖动故障源

2.4 舱门、盖板、封严类引起振动

（1）机腹整流罩密封损坏/安装不正确，噪声和振动；

（2）应急舱门封严损坏或不在位置，隆隆声，振动和啸叫；

（3）应急舱门安装不正确，隆隆，振动和啸叫；

（4）翼上应急滑梯固定螺栓的丢失也将造成机身的抖动；

（5）在飞行过程中，机腹整流罩将会在内部产生压力，这将会导致某些封严在飞行期间打开。如果封严硬度低于某一特定值，则会产生振动，当飞机机身结构传递振动能量时，就可在客舱内感受到振动。比如191/192DT，191/192LB。这些盖板处封严若有损伤，则会较大可能产生振动。

3 故障排除方法

（1）根据排故手册给出的排除抖动故障的方法。抖动故障的排除需要机组的密切配合，当机组反应机身抖动时，要从排故手册TSM 05-50-00-810-801 打印并配置抖动报告单给机组，由机组详细填写抖动报告单（Vibration Reporting Sheet，VRS），详细描述故障发生的飞行阶段，有无气流影响，是在飞控舵面，还是驾驶舱，前，中，后机身等，横向或纵向抖动等，是否通过改变相应参数有所缓解等，描述的越详细越有助于快速排除故障，最后通过决断树或决断表来选取正确的排故手册章节进一步分析排故。

（2）也可根据机身抖动发生的时间节点、速度节点、抖动程度大致判断抖动故障源。但这只是起到一个参考作用，最终还是要以手册为依据来进行故障的判断。①升降舵引起的抖动，速度＞250 节，爬升或巡航阶段，飞行高度在（27 000～35 000）FT，飞机重心靠后，驾驶舱和后客舱感觉抖动明显，频率约10 Hz，减速或俯仰操作后抖动现象会消失；②方向舵引起的抖动，速度＞250 节，爬升阶段，驾驶舱和后客舱感觉轻微或中度抖动，偏航或输入方向舵配平±1.5°时抖动现象消失；③副翼引起的抖动，速度＞250 节，爬升阶段，驾驶舱和前客舱感觉抖动，通过滚转可以使抖动现象消失。

4 前轮抖动

根据公司故障统计显示，飞机在收起落架时会出现前轮抖动的现象。在前轮收起时，老式飞机有刹车带，用来将转动的前轮刹车。但是此处存在风险，因为该减速带很容易断裂并导致前轮舱无法正常关闭，所以后来就取消了该减速带（SB A320-32-1217 取消减速带），对于新型的并没有刹车带，而是靠着轮子的惯性慢慢停止转动。前起有个定中凸轮，在每次前期收上前，前轮都会定中，为的是防止偏斜的前轮高速旋转时损坏前轮舱部件。

当飞机定中机构损坏，无法满足前轮处于中间位置，或者当飞机处于定中位置时，轮胎左右无法达到平衡，这时转动的轮胎就会产生横向的力，造成前起的抖动。或者由于扭矩连杆处的过量自由间隙造成。当发生前轮收起抖动现象时，可以完成以下工作。

（1）检查轮胎压力是否正常。

（2）检查前轮轴套的拧紧力矩是否正常。

（3）拆下前轮检查前轮轴套的磨损情况。

（4）更换两个前轮。

（5）检查扭矩连杆处的自由间隙。

5 维护建议

（1）定期检查铰链处各连接件的磨损情况，并对检查周期视情调整。

（2）针对铰链轴承和连接螺钉、衬套的磨损，和厂家进行沟通，促进新材料的使用和结构的重新设计，通过改进后提高其可靠性。

（3）对滚柱轴承定期注油润滑。润滑剂在摩擦面间可以减少黏着磨损、表面疲劳等造成的磨损。另外，摩擦面上有润滑剂时，可以防止因空气、水滴、水蒸气、腐蚀性气体及液体、尘埃、氧化物引起的锈蚀。

（4）减小舵面后缘摆动值的上限。如将方向舵后缘摆动值上限由16 mm 减少到12 mm，并将检查间隔从18 000 FH 减小到6000 FH；升降舵后缘摆动幅度限制从（4～7）mm 改进为（4～6）mm。

（5）对一些部件的检查间隔缩短。

（6）周期性的更换伺服控制作动器的EYE-END、伺服控制轴承等容易发生磨损的部件。

（7）定期检查舱门、盖板封严。

6 结束语

导致飞机抖动的原因非常多，有些抖动现象甚至是由几个抖动源共同作用的结果，其中有飞行中外界的扰动，也有飞机本身的缺陷，还有飞行员不当的操纵。在排故过程中要以维护手册为依据，熟悉系统工作原理，分析故障现象和故障源之间的内在关联，利用科学的方法和手段分析、诊断和排除故障，保证飞行安全。