某型飞机抖动故障分析与改进

杜琛玮

（中航西飞民用飞机有限责任公司，陕西 西安710089）

随着某型国产飞机用户的增多及外场飞机服役年限的增加，近年来多次发生飞机抖动故障。该故障的发生对航空公司的运营造成了极大的困扰，且严重影响了飞机的品牌声誉。飞机抖动故障如果不及时处理，会导致零部件磨损、疲劳，最终导致零部件失效，严重影响系统的正常工作和飞机飞行安全[1-2]。因此，必须及时对飞机抖动故障做出诊断并修复故障件以消除对飞机飞行安全的影响，并从故障原因入手，制定合适的改进措施，以降低此类故障发生的可能。

1 某型飞机抖动原因分析

1.1 故障树分析

飞机抖动的故障树如图1。

图1 飞机抖动故障树

1.2 原因分析

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[3-4]。根据故障树的分析，飞机本身缺陷造成的抖动主要分为以下几类，详细分类见表1。

表1 抖动故障分析表

2 某型飞机抖动故障实例分析

2.1 抖动故障实例分析一

2014年8月3日航后机组反映飞机飞行过程中抖动明显。航空公司在故障发生后已按照飞机故障分析手册的要求检查了螺旋桨动平衡震动值和发动机减震系统，均未发现异常。根据当日飞行机组的反馈，在起飞和着陆阶段并没有明显的抖动现象，因此基本排除了起落架舱门间隙、襟翼操纵系统轴承磨损或襟翼作动筒卡滞导致飞机抖动的可能。机组反映抖动发生在巡航阶段转弯过程中，抖动发生时由自动驾驶仪控制飞行，机组为了排除自动驾驶仪的故障当即断开了自动驾驶仪使用人工操纵飞行。随后发现，自动驾驶仪接通或断开并没能影响飞机的抖动，故障现象依然存在。机组感觉抖动的方向主要为横向且客舱和后货舱的感觉更为明显。

结合以上情况，可将故障定性在飞机操纵系统故障导致的飞机抖动，具体排故方案如下：首先，要求航空公司详细检查副翼和副翼调整片操纵系统以及方向舵和方向舵调整片操纵系统是否存在空行程、舵面是否存在活动间隙。其次，重点检查副翼和副翼调整片、方向舵和方向舵调整片舵面悬挂点处关节轴承的磨损情况以及副翼调整片、方向舵调整片最后一级连接拉杆上的轴承磨损情况。

经检查，发现方向舵调整片操纵系统存在舵面活动间隙，方向舵调整片最后一级连接拉杆上的轴承锈蚀及磨损情况严重，航空公司更换了方向舵调整片拉杆，并对各操纵系统活动关节处进行润滑，随后进行试飞试验，故障现象消除。从返厂的故障件可以看出，图2位置处的关节轴承内环与外环已经脱出，故障件如图3所示。

2.2 抖动故障实例分析二

2015年9月5日航后机组反映飞机飞行过程中抖动明显。通过与当日飞行机组沟通，了解到故障现象如下：飞机在巡航阶段出现了横向的抖动，抖动发生时自动驾驶仪处于接通状态，随后机组断开自动驾驶仪人工操纵飞行，故障现象依然存在。发动机的转速和飞机飞行速度的改变无法消除抖动的现象。航后检查发现方向舵调整片舵面存在活动间隙，方向舵调整片拉杆上的轴承有轻微磨损，方向舵调整片悬挂点处轴承磨损较严重，且螺栓连接点间隙超出了手册要求。航空公司根据检查结果，更换了方向舵调整片拉杆上的轴承和悬挂点处的轴承，随后对方向舵调整片系统活动关节处进行了润滑。上述工作完成后，方向舵调整片舵面活动间隙消除，飞机试飞过程中也再未出现抖动现象。

3 某型飞机抖动故障典型故障现象及原因分析

从该型飞机的可靠性监控报告统计结果可以看出，飞机外场运营至今，抖动故障共出现13次，其中有11次通过对飞行操纵系统的调整和润滑消除了飞机的抖动。

导致该型飞机抖动的主要原因即上述两个故障实例中所提到的调整片拉杆上轴承和舵面悬挂点处轴承的磨损。此类轴承安装于非气密区，经常暴露在恶劣的外部环境中，水、灰尘、盐雾等都会加快润滑脂的流失与干结。方向舵调整片拉杆上的关节轴承不但与结构支架的连接间隙较小，且操作位置较高，需要站在水平尾翼上才能润滑，易使轴承润滑不到位。该润滑点的润滑周期是400FH，如此频繁的维护依然不能满足需求。

4 改进措施

鉴于润滑脂流失干结以及水和盐雾腐蚀导致的轴承磨损是飞机抖动的主要原因，因此决定使用自润滑关节轴承替代原方向舵调整片拉杆上的普通关节轴承，以避免因轴承异常磨损导致的飞机抖动故障。自润滑关节轴承技术成熟，在波音、空客、C919等机型广泛使用，其耐磨及耐腐蚀性能好，使用寿命长，在使用过程中不需要进行额外的润滑保养工作[5]。相比常见的普通关节轴承，其润滑保养的要求相对简单、可靠。

为了降低现役飞机改装难度，新的关节轴承在外形尺寸及安装要求上与UC6关节轴承尺寸完全一致，同时需满足AS 81820标准。改进过程中新研制的自润滑关节轴承进行了径向静载荷试验、轴向静载荷试验、动态载荷试验及试飞试验，试验结果均能满足设计要求。外场飞机在换装自润滑关节轴承后，整机群的飞机抖动故障频率明显降低。

5 结束语

飞机抖动故障一般均由机组反映，对抖动现象描述也不尽相同。在机身抖动排故过程中，我们也时常会遇到“飞机在巡航状态机身抖动”此类简单的故障描述。但是实际上飞机抖动故障，表现出的故障现象是多样的，如横向或纵向、高频或低频，发生时间阶段也可能是起飞、爬升、巡航或下降任何一个阶段，抖动可能还同时伴随噪音等等[6]。而排故过程中这些细节的故障现象往往是解决问题的关键。利用技术成熟的自润滑关节轴承替代普通关节轴承，在减少润滑保养工作的同时，能够大大提高轴承的耐磨及耐腐蚀性能，对于减少由于轴承磨损造成系统间隙增大导致的飞机抖动故障有明显的作用。