飞机总装配阶段液压系统故障分析及诊断方法

作者:未知

  摘 要:飞机总装配工作质量与飞机运行稳定、安全、可靠有著直接影响。因此,在飞机总装配阶段除依据相关文件与设计要求进行系统装配时,也需要做好故障分析与诊断工作,降低总装配阶段安全故障的发生概率,提高装配质量。本文以飞机总装配阶段液压系统故障分析及诊断为研究对象,简要概述飞机液压系统工作原理与主要构件特征,并在此基础上,就航空液压系统故障分析及诊断方法进行分析,以供参考。
  关键词:飞机总转配;液压系统;故障分析
  中图分类号:V245.1 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)09-0068-02
  0 引言
  飞机总装配是飞机装配工作中的重要组成部分,侧重于飞机各部件的有效对接以及飞机各机载设备、管线、系统在机上性能的调整、试验与检查。液压系统故障作为飞机工程机械故障中的高发故障,对飞机安全、稳定运行存在重要影响。因此,在飞机总装配阶段需加强液压系统试验与调整工作,通过故障分析、诊断与排除,确保液压系统装配质量,实现液压系统功能的充分发挥。
  1 飞机液压系统的相关概述
  1.1 液压系统工作原理
  飞机液压系统(Aircraft hydraulic systems)是飞机工程机械系统中的重要组成部分,主要以航空液压油为工作介质,在液压泵驱动作用下,为飞机飞控系统、起落架系统、舱门系统等活动部件提供动力输出。通常情况下,在飞机设计与制造过程中,为增强飞行操纵系统液压动力源的稳定性、可靠性与安全性,需在飞机上安装至少两套独立的液压系统(主液压系统与助力液压系统)。其中主液压系统主要为部分副翼、方向舵等的助力器以及飞机起落架收放、减速板收放,飞机前轮转弯等提供液压动力,确保机构操作动作的准确完成;助力液压系统主要为操纵系统阻尼舵机、助力器等的作业,提供液压动力[1]。一般情况下,助力液压系统中也配置多套独立液压系统,采用多余度设计,以确保液压系统作用的有效发挥,降低飞机液压系统故障对飞机稳定与安全运行的不利影响。
  1.2 液压系统组成与主要构件特征
  飞机液压系统主要由供压系统、执行系统与控制系统三部分构成,其中供压系统主要由主油泵、蓄压器、应急油泵等装置组成,用以保证液压动力供应的稳定与可靠;执行系统主要由液压马达、作动筒、助力器等装置组成,用以保证油液压力向机械能的有效转换;控制系统主要由压力阀、方向阀、伺服阀、油箱、压力表、散热器等装置构成,用以实现系统油液流量、执行元件方向等的有效控制。相对于其机械系统而言,液压系统具备安装简便、控制速度快、工作压力高、传输速率快等特征,但也存在信号综合管控差、易渗漏等缺陷。对此,做好总装配阶段液压系统试验与检验工作,对飞机系统性能提升,飞机运行稳定性、安全性强化具有重要影响。
  2 飞机总装配阶段液压系统常见故障分析
  由上述分析可知,液压系统在飞机机械工程领域占据重要地位,其安装与运行质量、安全对飞机性能存在重要影响。与此同时,在飞机总装配阶段,液压故障在总装配故障中所占比重较大。需要工作人员对其故障诊断的基本原则与方法具有准确掌握。基于工作经验归纳与总结,导致飞机液压系统出现故障的因素主要有以下几点:
  2.1 飞机液压系统污染
  因污染导致飞机液压系统出现故障的概率相对较高,且影响较大。而在飞机液压系统污染中,研磨剂是较为常见的污染物,能够对液压系统内部构件带来损害,降低系统内部构件使用寿命。与此同时,油液污染也是引起液压系统的重要因素。例如,液压系统油液水污染,即飞机液压系统油箱盖设计或管理不当,空气中的水分子在冷热循环条件下凝结成小水珠,并渗透到油箱中,出现油液污染,影响系统性能;液压系统中的热交换装置或者是冷却管出现损坏,易出现油液水污染问题;在相对潮湿的环境下,当液压缸活塞密封不严密时,也会出现系统油液污染问题。又如,液压系统油液杂质颗粒污染,即飞机装配过程中,一些颗粒状物质,如金属粉末、纤维、涂漆等进入到液压系统油液中产生污染,导致飞机液压系统中的液压缸、各种阀等出现故障,降低元件使用寿命的同时,影响系统工作的稳定性、安全性与可靠性。此外,当液压系统中各种管接头与系统组件结合面等接合不良时,会出现油液空气污染,引发系统故障。
  2.2 飞机液压系统漏油
  漏油问题是导致系统出现故障的重要因素,通常可分为内部漏油与外部漏油两种现象。其中内部漏油主要是发生在系统内部,高压腔中的液体泄漏到低压腔中,如换向阀中压力管路中的液体漏到液压系统回油管路中;外部漏油主要是指液体从系统内部元件泄漏到系统外表面,如缝隙泄漏、动力泄漏等。
  2.3 飞机液压系统温度过高
  温度过高容易影响系统性能,使系统在使用过程中出现安全故障。导致该问题产生的原因有很多,如油液污染,回油阀调整问题等。
  总而言之,飞机液压系统污染、飞机液压系统漏油、飞机液压系统温度过高所引发系统故障的概率超过百分之七十。对此,掌握故障影响因素与形成原因,有利于提升故障分析质量与效率。
  3 飞机总装配阶段液压系统故障基础分析与诊断方法
  在飞机总装配阶段,判断飞机液压系统是否存在故障,可采用如下基础方法进行故障识别与判断。
  3.1 直接观察法
  直接观察法是飞机总装配阶段液压系统故障分析及诊断常用的方法,主要是指:在总装配系统试验阶段,让液压系统依据使用程序进行运行,通过直接观察其运行状态,查看系统是否存在故障。例如,液压系统指示灯信号、液压系统电动机运行情况等。与此同时,在直接观察中,可利用感官体验,通过闻一闻、看一看、试一试等初步确定故障部位,了解故障现象。例如:(1)闻一闻,即利用嗅觉感官,闻一闻飞机液压系统是否存在异味,初步判断液压系统液压介质是否存在问题;(2)看一看,利用视觉感官,通过查看系统外表面情况、内部构件状态、系统测压点压力变化、系统油液情况、系统各接头情况、活塞杆等运动部件情况,进行故障排除;(3)试一试,即利用触觉感官,感受油箱、阀体、运动部件的温度与振动情况,进行故障排除。   3.2 系统自检法
  飞机总装配阶段,液压系统功能的试验与调整过程中,通常配有自检装置,可根据系统机上运行情况,进行系统故障的自动检测、监控与告警,并根据故障表现,结合系统存储诊断程序,给出故障处理意见。
  3.3 模拟分析法
  模拟分析法是飞机总转配阶段,针对不适宜进行真实信号输入与输出的系统进行故障分析与诊断所应用的方法。如液压系统电容式油量表故障检验,液压系统电源系统故障分析与诊断等。该方法主要是利用光、声、电等信号模拟系统对飞机液压系统实验所需要输入与输出的信号进行模拟,检查系统运行是否存在故障,分析故障位置与原因。
  3.4 仪器测量法
  仪器测量法,则是指利用测量仪器仪表进行系统故障分析与诊断。例如,通过测量系统运行电流、功率、电压等参数,确定被测量大小,通过对比分析掌握系统运行情況,了解系统是否存在故障,探寻故障形成原因与位置。
  3.5 元件替换法
  替换法是飞机液压系统故障排查与处理过程中应用较多的一种方法。通常情况下,当飞机液压系统出现故障后,工作人员根据故障表现情况,结合工作经验先判断故障出处,确定故障是否来源于液压系统线路、液压系统构成设备或管路。并在通电试验或直观观察下,进行线路故障的偏差。如果线路接触正常,则可通过更换设备进行设备故障排查,如果更换设备后,系统故障消失,则表明系统故障为设备故障。
  3.6 寻找排查法
  针对不能更换或拆除的元件,可采用寻找法进行进行故障诊断。在此过程中,可遵循“信号检测→信号分析→故障识别→故障定位→故障排除方案设计”流程进行实践操作[3]。其中信号检测侧重于故障信号的采集与测量,如电压信号、电流信号、振动信息等;信号分析侧重于干扰信号排除,可通过应用检验设备来处理;故障识别是基于故障信号分析进行故障原因分析;故障定位则是根据故障表现与原因,确定故障可能存在的位置;故障排除方案设计,则是根据系统实际情况,结合系统工作原理与故障表现,选择科学故障诊断方法进行故障排查与解决。
  4 飞机总装配阶段液压系统故障其他分析及诊断方法
  在飞机总装配阶段,针对航空液压系统,也可采用如下方法进行故障分析与诊断:
  其一,故障模式分析及诊断方法。该方法是航空液压系统故障分析与诊断中应用较为广泛的方法。主要是在全面掌握飞机液压系统组成结构的基础上,对系统各组成部分故障可能存在的影响进行分析,并进行记录,找到故障处理办法。从而根据系统故障表现,遵循系统故障分析原则,如“先观察,后检测;先外围,后核心;先控制,后数据;先定性,后定量”等进行故障定位,从而立即找到故障解决办法。该方法对于工作人员工作经验与能力,数据准确性具有较高要求。
  其二,故障树分析及诊断方法。该方法的逻辑性较强,需要工作人员能够对飞机液压系统故障进行充分的分析,并根据故障属性、发生概率绘制液压系统故障思维导图,确定故障表现形式、诱发原因、处理办法。从而为系统故障排查提供依据,以确保飞机液压系统故障效率的提升。例如,某型飞机液压系统功能试验过程中,发现马达泵无法正常运行,经故障排查确定故障原因为液压系统单向活门失效,从而是飞机液压系统产生液压油反流问题,引发系统故障。针对这一现象,我们采用故障树分析法进行故障分析与诊断时,可进行如下操作:首先,明确马达泵运动原理,知道飞机液压系统中马达泵正常运行时,会通过液压系统单项后门进行液压油提供,使液压油进入到高压组件中,以保障系统正产运行。因此,马达泵的正常运行,除受自身因素影响外,与单向活门存在密切关联性。而单项活门正常运行情况下,液压油会顶开阀芯,并在单向活门弹簧作用下,进行力传递,保持盖卡住。其次,基于工作原理绘制单向活门故障树。从故障树中得知:只有所有工作条件满足时,液压油才能正常通过单向活门。此外,根据故障树进行针对性分析。由故障树可知,液压油是依据一定时间顺序通过单向活门各工作环节,对此故障分析需考虑到故障连锁,以便确保故障诊断的准确性。
  其三,模糊综合评价分析及诊断方法。该方法是依托信息技术、计算机网络技术、数据模型技术等,基于液压系统故障数据收集与分析,进行故障影响因素汇总与等级划分。从而根据系统故障表现,对故障因素进行综合评判,快速查找故障形成原因及其对系统的影响,提升系统故障分析与诊断效率。
  5 结语
  飞机液压系统故障分析与诊断工作是飞机总装配阶段飞机系统调整、试验与检测工作的重点内容,在提升飞机装配质量,保证飞机运行稳定、安全与可靠,强化飞机工作性能上发挥着至关重要的作用。对此,在明确认知液压系统故障分析与诊断重要性的基础上,需根据液压系统工作原理,采用行之有效的诊断方法提升故障诊断质量与效率,降低系统应用安全风险的产生。
  参考文献
  [1] 张司颖,谢中敏.飞机液压系统能源转换装置故障分析[J].内燃机与配件,2018(23):60-61.
  [2] 张聪.基于流量控制的飞机液压系统故障试飞模拟仿真[J].电子元器件与信息技术,2018(11):4-6.
  [3] 赵京.飞机液压系统故障诊断及案例分析[J].科技创新与应用,2018(12):135-136.
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