飞机起落架液压收放系统故障诊断方法研究

杨宁

摘要：飞机起落架系统是飞机至关重要的部件，作为在起飞和着陆阶段的液压收放系统能够根据检测到的相关信号或指令将起落架自动收放。飞机起落架系统结构非常的复杂，其自身并不是单纯的机械系统，起落架系统是一个机械、电气以及液压耦合的综合控制系统，影响其收放功能的非线性因素很多，其动态载荷的变化直接影响到液压收放系统的稳定性。

关键词：飞机起落架;液压收放系统;故障诊断

前言

随着电液伺服技术的快速发展，飞机起落架液压收放系统在系统结构上增加了电气元件，可以對液压系统部件实现电气自动化控制，但是由于部件的复杂度和集成化带来的故障诊断难度不断加大

1起落架油路系统及工作原理

起落架油路由电路控制作动。其控制油路部件为液压泵、起落架收上电磁阀和放下电磁阀。主要器件为前起落架收放作动筒，左、右主起落架收放作动筒，起落架紧急释放手柄、储压器、泵压力开关，收上和放下电磁阀，液压泵和液压油箱（Tank）以及起落架在放下位，起落架控制手柄在收上位时，液压油路工作状态图。当起落架手柄从放下位扳至收上位时，收上电磁阀和放下电磁阀上部双向油路接通，Accumulaotr先通过2路流量控制阀，经NRV单项阀将液压压力传递至收放作动筒两端，由于作动筒收上端有效面积大于放下端，在保持作动筒两端液体压力相等的同时，作用在收上端的压力强迫活塞向对侧运动，活塞伸长并推动起落架收上，当储压气压力低于1400psi时，泵压力开关打开，泵工作电路接通，此时泵开始工作将液压油箱内液压油打入本该储压气作用的油路，即开始介入起落架收放动作，同时将液压油泵入储压器。当起落架完全收上时，NOSELDGGEARUP（前起落架收上）电门闭合，ExtendSolenoidValve（放下电磁阀）作动至单向导通位。电动泵继续工作，收放作动筒放下端液压油经过ExtendSolenoidCalve（放下电磁阀）一侧返回液压油箱，另一侧进入收上油路配合原收上油路压力，使起落架进入全压收上模式，当储压气出口压力大于1650psi时，泵压力开关关断，液压泵停止工作，收上保持压力由储压气提供。由以上分析可知，起落架电路系统通过控制收上和放下电磁阀的作动，不需要更改液压泵工作泵油方向，就可以达到控制起落架作动筒收放和保持的目的。当起落架出现异常无法正常工作时，拉出紧急释放手柄，手柄一侧控制断开液压泵输入端电压电流，使液压泵停止工作，另一端打开紧急释放油路，使收放作动筒收上侧液压油经单向阀和紧急释放油路快速返回油箱的同时，另一路进入作动筒放下端，配合其原放下端压力和起落架自身重力，放下并锁定，从而达到应急放起落架的目的。

2故障诊断方法

故障诊断是一种根据系统信号特征来判断系统的状态是否出现故障，飞机起落架液压收放系统是一种非线性多节点耦合的控制系统，飞机着陆产生的巨大冲击会影响收放系统的稳定性，需要通过故障诊断的方法，当出现系统故障的时候触发故障响应机制，调节相应的参数或抑制相关的功能，从而减少功能失效带来的影响。飞机起落架液压收放系统的故障诊断采用基于模型设计和系统状态观测器来实现的，其中，构建的动力学模型中可以将影响性能的参数提取出来，将传感器采集的信号做有效性判断，而后将两者的数据进行合集处理形成诊断数据集。系统状态观测器负责实时读取飞机起落架液压收放系统的工作状态，液压收放系统的诊断需要在相应的工作状态对部件进行诊断，收放系统也是部件或系统诊断的一个使能条件。数据集将诊断所需的诊断信号进行提取，系统状态观测器将收放系统的工作状态输出到故障诊断模块中。对不同的故障诊断项使用不同的故障诊断算法，当故障触发后进行故障状态的滤波，只有当故障触发的计数器达到故障确认的计数上限值，故障才算真正的确认下来，此时电控单元可以通过相应的技术手段将故障进行存储，与此同时，在电控单元将故障响应模块激活，从而快速地切断飞机起落架的相应的动作。飞机起落架液压收放系统的故障状态可以分为系统正常、部分正常、系统故障以及部分故障四种状态。当故障诊断模块检测到系统出现故障时，状态跳转到部分故障，在部分故障模块中故障计算器到了故障确认上限值后，跳转到系统故障，当故障诊断模块检测到故障消失了，跳转到系统部分正常状态，只有当故障恢复的计数器降到了故障恢复计数器下限值时，收放系统的故障状态才能恢复到系统正常状态。在状态转换过程中，检测到部分故障时，故障可能只是瞬间被置起，故障会随着时间自愈，故障会自动消失，此时故障状态更新为系统正常状态，计数器也同时恢复至初始值。故障诊断系统中通常利用故障滤波算法来确认故障，故障状态是一种抖动的状态信号，需要经过滤波算法来识别故障的最终状态，飞机起落架液压收放系统的故障诊断可以连续的观测系统的工作状态，当识别到系统或部件触发故障后，对故障状态的计数完全可以基于时间进行连续的累加，当计数器数值达到相应的故障确认时间就可以将故障确认了，所以采用基于连续时间的故障滤波算法来确认故障。

结束语

飞机在着陆过程中，动态载荷的冲击对液压收放系统能够产生巨大的失效影响。针对在着陆阶段飞机液压收放系统潜在的失效问题，在飞机液压收放系统的动力学模型基础上，设计基于模型的故障诊断方法，利用构建的观测器实时的获取系统的故障状态，在故障管理系统中实现故障响应后关闭相关功能从而避免液压收放系统的失效，故障触发时，电控单元能够实时记录相关的故障信息，有利于维修人员获取故障特征和故障原因，提升检修工作的效率，最大程度上提升飞机液压收放系统的稳定性和可靠性。

参考文献：

[1]高昆，杨保生.某型飞机起落架收放作动筒试验台的调试与排故[J].液压气动与密封，2006，（3）：26-27.

[2]李闯，张明，魏小辉，等.飞机起落架收放液压系统设计、分析与实验验证[J].南京航空航天大学学报，2014，46（2）：225-231.