某型机起落架前轮转弯舵操纵活塞杆漂移研究

韩持刚， 郭辉， 李薇， 严山钦

（中航飞机股份有限公司 长沙起落架分公司，陕西汉中 723003）

0 引言

飞机起落架前轮转弯主要通过方向舵脚蹬操纵前轮转弯，保证前轮偏转方向与方向舵的偏转方向的一致性。前起落架方向舵在中立位置时（即舵板操纵开关中分流活门处于中立位置），前轮处于中立位置。当方向舵向两侧各偏转25°±1°时（对应脚蹬位移（86±5）mm），前轮对应向两侧偏转8°±2°，需30 s内稳定。外场频发的起落架前轮转弯故障是在30 s内无法稳定偏转角。虽然目前可以通过更换舵板活门满足设计偏转量要求，但是拆装单舵板活门过程繁琐，还影响起落架系统密封性和手舵一致性[1-4]。

1 前轮转弯操纵系统的组成

前轮转弯操纵系统由手操纵机构、前轮手操纵装置、手操纵控制活门、电磁换向阀、分配转换活门、节流活门、前轮转弯作动筒、节流嘴、舵板活门、安全活门、摇杆机构、反馈拉杆和防扭臂组成，如图1所示。

2 前轮转弯操纵系统舵板操纵工作原理

前轮转弯操纵系统是一个机械随动机构。操纵机构运动，机轮跟随转动；操纵机构停止，机轮转到相对应的位置也停止[5]。前轮转弯有两种操纵状态，滑行操纵状态和起飞着陆操纵状态。在起飞着陆状态时，靠舵板机构实现对前轮的操纵，而舵板活门是一个旋转柱塞式液压操纵活门，把用脚蹬舵板的操纵信号变为分流活门的转动，把前轮转动的回馈信号变为分流衬套的转动，从而控制飞机在起飞和着落滑跑过程中输向转弯作动筒的压力油，以改变前轮的转向。

图1 某型号前轮转弯操纵系统原理图

为实现舵板操纵，驾驶员必须将中央操纵台上的前轮转弯切换开关扳到“脚操纵”位置。此时，前起落架缓冲支柱处于压缩状态，电磁阀的控制舵板操纵的电磁铁接通，左系统来的压力油经电磁阀向舵板活门供压，使蹬舵操纵前轮转弯处于准备工作状态。当操纵方向舵脚蹬板时，方向舵在转动的同时，其操纵系统中的拉杆带动舵板活门的摇臂转动，使舵板活门内的分流活门转动并接通油路，压力油经舵板活门、分配转换活门再进入节流活门。在油压作用下，节流活门内部滑阀轴向移动，首先切断节流活门内沟通作动筒两腔的节流通道，沟通进入转弯作动筒的油路。此时，压力油经节流活门进入转弯作动筒的一侧腔，驱动前轮转弯，另一侧腔的油液经节流活门、分配活门和舵板活门返回右系统油箱。当向相反方向蹬动方向舵脚蹬板时，舵板活门中的分流活门向相反方向转动，机轮也就向相反方向转弯。

3 舵操纵过程中活塞杆漂移机理分析

由前起落架舵操纵控转弯原理知，当舵板活门内的分流活门转动，并接通油路系统后，经过两个重要组件将油液输送到前起落架的转弯作动筒的一侧腔中至转换活门、节流活门（图2为转换活门的结构原理简图、图3为节流活门的结构原理简图）。舵板转换活门有4个管嘴，分别代号1号管嘴～4号管嘴，其中1号管嘴为进油管嘴，4号管嘴为回油管嘴，2号管嘴和3号管嘴为工作管嘴。2、3号管嘴与转换活门中的⑥管嘴和④管嘴相连接，并配合工作，不论从⑥管嘴还是④管嘴输入压力，转换活门中的分流活门都会克服弹簧作用力向右移动，分别使⑤与③连通，④与②连通。转换活门中的①管嘴和⑤管嘴分别与操纵台上的工作管嘴相连，在“手操纵”控制前轮转弯过程中，该管嘴与操纵台上的工作管嘴保持常通状态，而③管嘴和②管嘴分别与节流管嘴相连，再分别通向节流活门的“10左”管嘴和“10右”管嘴相连，无论从“10左”管嘴还是“10右”管嘴输入油压，节流活门中的分流活门都会克服弹簧作用力向右移动，分别使“10左”与“左”连通，“10右”与“右”连通，最终将油液输送到转弯作动筒的一腔中，而另一腔通过回油管路将油液输送到油箱，实现转弯。

从逆向航向看，当舵板活门的摇臂逆时针转动时，系统中的油液通过舵板活门上的3 号管嘴进入到转换活门的④管嘴，继而与②管嘴连通，油液流入节流活门“10右”管嘴，推动节流活门中的活门向右移动，“10右”管嘴和“右”管嘴相序连通，最后流入转弯作动筒的右腔（如图1），转弯作动筒的左腔油液再经过“左”管嘴→“10左”管嘴→③管嘴→⑥管嘴→2号管嘴→4号管嘴进入油箱，最终实现前起落架的右转。同样，当舵板活门的摇臂顺时针转动时，系统油液流经2号管嘴→⑥管嘴→③管嘴→“10左”管嘴→“左”管嘴进入转弯作动筒的左腔，同时转弯作动筒的右腔油液经过“右”管嘴→“10右”管嘴→②管嘴→④管嘴→3号管嘴→4号管嘴进入油箱，最终实现前起落架的左转。

图2 转换活门结构原理简图

图3 节流活门结构原理简图

当方向舵向两侧各偏转25°±1°（对应脚蹬位移86 mm±5 mm），前轮对应向两侧偏转8 °±2 °，30 s内未稳定，前起落架活塞杆产生漂移时，结合前起落架转弯功能原理可知：转弯作动筒中两腔油压存在压力差，压力差的产生与舵板活门的活门位置状态有直接关系。

舵板活门中的活门处于中立位置的标准是被油压驱动的转弯作动筒的活塞杆的移动速度不大于0.1 mm/s，反映到图2中就是2号管嘴和3号管嘴输出的油液存在压力差。当活门完全关闭，电磁阀处于供压状态时，可能有部分油液从舵板活门的2号管嘴和3号管嘴渗出。当2号管嘴和3号管嘴输出的油液直接进入转换活门的⑥管嘴和④管嘴，转换活门关闭时，随着油液能量不断积蓄，压力一旦大于0.1 MPa，会迫使转换活门打开；待能量释放、转移后，压降小于0.03 MPa活门又会关闭，这样油液就会以脉动式的方式流入下一个组件节流活门（一般节流活门的打开压力为不大于1.37 MPa，关闭压力为不小于0.49 MPa）。同样，油液也会脉动式地流入转弯作动筒，使两腔逐渐产生一定大小的压力差，驱动作动筒内的活塞杆转动。而实际可能不会发生转动现象，原因在于节流活门打开的时间很短，只有在液压管路中蓄能到一定量的时候才能打开。只要节流活门关闭，它的另外一个重要作用就会发挥出来，即转弯作动筒的两腔通过节流活门的节流通道构成一个减摆装置，可达到平衡作动筒两腔的压力，消除活塞杆“漂移”的功效。

当舵板活门中的分流活门处于未完全关闭状态时，转弯系统管路会持续不断地给下游功能组件输送液压油，并在转弯作动筒中形成压力差，从而驱使前起落架活塞杆转动，产生“漂移”。若起落架反馈机构不能准确、及时地关闭舵板活门的分流活门，30 s后前起落架活塞杆仍会继续运转，无法保证偏转角度8°±2°。

经以上分析知，提高反馈机构的反馈准确度是解决活塞杆的漂移的最直接方法。结合前轮舵操纵转弯试验故障排查经验：调整反馈拉杆的转动间隙、减小小防扭力臂之间间隙和调整钢索预紧力能有效减少此类故障的发生。

4 结论

前起落架活塞杆发生漂移且30 s之内无法停止，与更换舵板活门大关系不大，主要症结在于起落架反馈机构，即由反馈拉杆、小防扭力臂、轮子和钢索等组成的反馈机构，其钢索的预紧力、小防扭力臂之间和反馈拉杆上的转动间隙及轮子的直径大小是影响反馈结果的主要因素，可通过严控轮子直径尺寸、消除反馈拉杆上转动间隙、减小小防扭臂之间转动间隙，保证钢索满足设计预紧力要求，有效地解决起落架活塞杆漂移问题。