某型飞机左襟副翼小幅度颤动故障分析

■ 郝天昊 郝琦/大连长丰实业总公司

1 故障现象

一架某型飞机总装调试时发现，双系统打压（未进行单系统打压）时左襟副翼在任意位置均无法稳定停住，即在任意位置固定驾驶杆时翼面均在稳定点附近小幅度往复颤动，周期约0.5s。该故障在厂内为首次出现。

经检查，与翼面、作动筒和分配机构连接的机械连杆、拉杆等均无明显活动间隙。与无故障飞机的分配机构进行串件后故障消失，初步确定分配机构本身或其与系统匹配之间出现故障。

2 分配机构检查情况

将疑似存在故障的分配机构拆返修理车间进行检查，主要性能指标与交检时一致，说明附件本身不存在性能故障。为防止故障复现，对该分配机构进行分解、重新装配和试验，相关结果如表1所示。由表1可知，分配机构重新装配后主要性能指标合格，与分解装配前相比，不灵敏区不重合度和启动力略有下降。此外，由于该分配机构输入摇臂的衬套存在划伤且内径小于标准要求，重新装配时对该输入摇臂进行了更换。

表1 分配机构性能试验结果

分配机构重新装配试验后装机检查，颤动故障消失。

3 故障原因分析

由于疑似故障件的分配机构经检测无性能故障，且分解检查也未发现内部存在污染物，初步判断导致系统不稳定、襟副翼翼面颤动故障的可能因素有两个：一是分配机构与系统的匹配性不好，稳定裕度小；二是分配机构内部存在死区空气，降低了液压油的弹性模量。

由于故障发生时，飞机正处于总装全机调试初期，系统中含有空气是正常的，且不排除系统内部存在死区空气的可能。但该故障以往并未发生过，因此合理推测死区空气并不是导致襟副翼颤动的唯一因素，很可能是与其他因素叠加而导致了故障的发生。从分配机构的返修试验情况也可看出，该分配机构的各项指标均在合格范围内，即使其稳定裕度小，也难以作为单一因素导致系统不稳定。为此，对分配机构的匹配问题进行具体分析。

根据飞机设计手册[1]，将襟副翼的操纵模型进行了简化，如图1所示。

图1中，CΔp和Ce分别代表分配机构的压力和流量增益系数。其中，Ce与分配机构的流量曲线、最大流量、不灵敏区、双系统不灵敏区不重合度等有关，CΔp与分配机构的滑阀间隙和摩擦力有关，滑阀间隙和摩擦力与分配机构的内漏量、启动力、摩擦力等有关。

图1 襟副翼操纵简化模型

根据飞机设计手册[1]给出的稳定性判断公式（见图2），4个变量对系统稳定性有影响，分别是分配机构的压力和流量增益系数CΔp和Ce、液压油的弹性模量N和支座刚度KA。其中，CΔp、N和KA越大越有利于系统稳定，Ce越小越有利于系统稳定。

图2 系统稳定性判据

经检查，机械拉杆等均无活动间隙，且分配机构输入摇臂的衬套存在划伤且内径较小不影响支座刚度KA，可以认为支座刚度KA不存在问题。

其余因素具体分析如下：

1）液压油中的空气会降低液压油的弹性模量N，属于负面影响；

2）系统的流量曲线斜率变大会使Ce变大，属于负面影响；

3）不灵敏区略微变大会使Ce减小（过大则会导致不稳定），对于稳定性属于正面影响，但会使系统响应变慢，因此对于系统响应速度来说属于负面影响；

4）不灵敏区不重合度变大会使两系统中立位置不一致，属于负面影响；

5）内漏量、启动力、摩擦力增大会使CΔp变小，属于负面影响。

由表1可知，疑似故障件重新装配后，系统最大流量、双系统不灵敏区不重合度和启动力有所下降，均属于有利于系统稳定的变化。疑似故障件分解重装后，对系统稳定性存在正向影响，稳定裕度增加，附件与系统的匹配性有所改善，尤以双系统不灵敏区不重合度的改善最为明显，从接近上限的0.05降至0.03。该件的不灵敏区范围仅为0.08，过大的不灵敏区不重合度容易造成两系统中立位置不一致，从而造成附件稳定裕度小，与系统的匹配性不好，影响系统稳定性。

从疑似故障件分解重装前后的参数变化和机上故障排除情况可知，分配机构与系统的匹配性不好、稳定裕度小是导致本次襟副翼颤动故障的因素之一。此外，疑似故障件重新分解装配并在机上安装后，死区空气很可能随之排出，使液压油的弹性模量N恢复正常，这对于系统的稳定也是有利的。

4 结论

针对该飞机双系统打压时左襟副翼在任意位置均无法稳定停住、存在小幅度往复颤动故障进行分析，认为应是分配机构与系统的匹配性不好、稳定裕度小、液压系统内存在空气等因素叠加导致系统出现了不稳定。

为预防同类故障再次发生，建议采取以下措施：

1）分配机构在车间修理时，应将双系统不灵敏区不重合度尽量调整至0.04以下，避免接近0.06上限；其他性能指标如内漏量、启动力、摩擦力、流量曲线偏差等也应尽量调整至接近该类产品的平均数据，不宜过大，以提高附件的稳定裕度，避免出现匹配问题而影响系统稳定性。

2）在总装调试打压时应做好液压系统的排气工作，特别是对于分配机构等容易产生死区空气的部位，应通过拧松导管螺帽的方式排除空气，必要时可对附件重新安装。