19航向摩擦鎖裝置導(dǎo)致控制增穩(wěn)系統(tǒng)KZW-3的故障剖析-賈永翠

1、第二十八屆（2012）全國直升機年會論文航向摩擦鎖裝置導(dǎo)致控制增穩(wěn)系統(tǒng)KZW-3的故障剖析賈永翠連志剛吳 健宋子非（61330部隊，河南新鄉(xiāng)，453000）摘 要：本文就直-9直升機上裝配的KZW-3控制增穩(wěn)系統(tǒng)，航向通道摩擦鎖裝置導(dǎo)致的故障進行深入剖析， 從機械力學和信號控制兩方面就摩擦鎖裝置在直升機操縱方面所起的作用、故障解決方法和平時機務(wù)維護應(yīng)該注意的事項進行闡述，對我們平時的機務(wù)維護有一定的借鑒作用。關(guān)鍵字：摩擦鎖裝置；增穩(wěn)系統(tǒng)； KZW-31引言直-9直升機上裝配的KZW-3控制增穩(wěn)系統(tǒng)，其航向通道中航向摩擦鎖裝置是決定航向通道進行 人工操縱和控制增穩(wěn)系統(tǒng)自動控制正常轉(zhuǎn)換的重要部件之

2、一，對飛行員操縱直升機的安全起到不可 忽視的作用，也是直-9直升機地面維護中反映較多的一個故障點。故障現(xiàn)象起初比較輕微，表現(xiàn)為 地面或空中接通控制增穩(wěn)系統(tǒng)KZW-3時，航向腳蹬卡滯，通過調(diào)整摩擦鎖裝置即可解決，但飛行一段時間后此故障復(fù)現(xiàn)，在一定階段可以繼續(xù)調(diào)整摩擦鎖裝置，但帶來的不良后果是隨著此故障的不 斷復(fù)現(xiàn)，調(diào)整摩擦鎖裝置后，腳蹬的力感會隨之增大，即飛行員在蹬腳蹬時感覺“舵重”，故障現(xiàn)象最終惡化到地面或空中接通控制增穩(wěn)系統(tǒng)KZW-3時，腳蹬卡滯嚴重，直升機空中飛行姿態(tài)變化大，即在空中飛行時機身繞垂直軸擺動角度大，嚴重影響到飛行安全，致使直升機處于停飛狀態(tài)。2 故障定位及排除參照維護手冊一偏

3、航操縱摩擦力的檢查和調(diào)節(jié)章節(jié)所述，對航向摩擦鎖裝置和相關(guān)部件進 行拆卸和安裝，并對摩擦鎖裝置的摩擦盤產(chǎn)生的力值大小進行測量，從而判斷真正的故障點，劃分 出機械部件或控制增穩(wěn)系統(tǒng)部附件的故障。圖1航向通道桿系連接圖2.1測量步驟（見圖2）接通地面電源和給直升機的電氣系統(tǒng)供電，并給直升機左側(cè)液壓系統(tǒng)供壓，將彈簧秤的耳環(huán)插 入到拉桿端頭的孔內(nèi)。緩慢地擰緊摩擦搖臂的螺母（2），直到在彈簧秤上測得工作載荷讀數(shù)是5355N之間。用鎖線鎖緊摩擦搖臂的螺母（2）,為了使花螺母的開口銷合適，可以根據(jù)需要增加或減少平墊圈。拆下彈簧秤，安裝開關(guān)拉桿，在開關(guān)拉桿電氣插頭B和C接線銷上跨接一個歐姆表。用手動摩擦搖臂（5

4、）,沿兩個方向，在整個行程內(nèi)檢查開關(guān)拉桿的微動開關(guān)的觸點都不動作。用螺栓（1）、墊圈和螺母將配平舵機 （4）的輸入桿（3）固定到后搖臂（5）上。按規(guī)定力矩值擰緊螺栓 （1）, 并給螺栓打上開口銷。沿兩個方向運動腳蹬，并檢查開關(guān)拉桿微動開關(guān)的觸點是否斷開。2.2排除故障以實際維護中一起比較嚴重的故障為例，該架機因為沒有及時處理摩擦鎖裝置，導(dǎo)致嚴重影響 到飛行安全，使該架直升機最終處于停飛狀態(tài)，實際排故過程如下。對機上航向摩擦鎖裝置測量：在增加平墊圈到極限的情況下，彈簧秤上測得工作載荷讀數(shù)即摩 擦鎖的拉力為40N,達不到規(guī)定的拉力范圍53N55N。分解摩擦鎖裝置，對更換摩擦盤或?qū)ζ浔砻孢M行處理，使

5、其摩擦力達到規(guī)定的拉力范圍。按測量步驟調(diào)整摩擦力后，恢復(fù)機上狀態(tài)，重新試飛 后該故障消失。3 原理分析3.1機械力學角度在人工操縱時，驅(qū)動航向串聯(lián)舵機馬達的功率放大器的電源+28V沒有被接入，故不能提供對馬達的輸出控制信號，串聯(lián)舵機處于不工作狀態(tài)。航向并聯(lián)舵機的離合器電磁鐵因未供電而沒有嚙合，即并聯(lián)舵機馬達和舵機輸出軸之間沒有機械耦合關(guān)系，預(yù)應(yīng)力彈簧此時不能在操縱桿系中產(chǎn)生人工 載荷。飛行員在使用腳蹬進行航向的人工操縱時，只需克服安裝在桿系中的摩擦盤所產(chǎn)生的摩擦力 即可。航向通道操縱桿系的部件連接關(guān)系如圖3所示。1008kkY： 4 liL航向ji聯(lián)舵機 匚畑Ohl隹飢向幵關(guān)拉桿IL J屮聯(lián)舵

6、機W力器圖3航向通道操縱桿系簡化方塊圖3.1.1 航向開關(guān)拉桿的功用航向開關(guān)拉桿是與直九武裝型直升機控制增穩(wěn)系統(tǒng)KZW-3配套使用的，與航向舵機安裝在一起,其主要功能有兩點：1）作為硬式連桿裝置，將飛行員施加在腳蹬上的操縱力通過舵機傳遞給尾槳， 使直升機的航向隨飛行員的操縱而變化。在控制增穩(wěn)系統(tǒng)介入的飛行操縱中，航向開關(guān)拉桿就起硬 式連桿作用；2）作為電氣開關(guān)，在有控制增穩(wěn)系統(tǒng)介入的飛行操縱中，它隨著飛行員操縱航向通道 相應(yīng)開關(guān)的通斷及自身受力的大小，控制控制增穩(wěn)系統(tǒng)相應(yīng)的電氣轉(zhuǎn)換，影響不同的飛行操縱狀態(tài)。航向開關(guān)拉桿斷開的拉力或壓力范圍為：43N48N。3.1.2 航向串并聯(lián)舵機的功用串聯(lián)舵

7、機是串聯(lián)在操縱桿系之中，它的功用主要有兩點：1）腳蹬動作，整個舵機可以隨桿系一起動作，對駕駛桿的動作無任何影響，串聯(lián)舵機可以看成桿系的一部分；2）當控制增穩(wěn)系統(tǒng)航向通道接通，串聯(lián)舵機可以接收控制增穩(wěn)姿態(tài)的電信號直接起操縱作用，帶動其后面的桿系，進而控制 直升機的尾槳，達到穩(wěn)定或改變飛機姿態(tài)的目的。并聯(lián)舵機與駕駛桿處于并聯(lián)的位置，它的功用主要有兩點：1）錨定駕駛桿，使桿保持在某一固定位置，從而建立直升機的飛行姿態(tài)基準；2）當計算機或放大器傳送出的操縱信號較大時，并聯(lián)舵機動作，起補償操縱的作用；3）自動配平或手動配平的信號使并聯(lián)舵機動作，可以緩慢地或快速地改變飛機的飛行姿態(tài)基準。航向并聯(lián)舵機的原理

8、結(jié)構(gòu)圖4所示。圖4并聯(lián)舵機結(jié)構(gòu)示意圖3.1.3摩擦鎖裝置的功用作為飛行操縱系統(tǒng)的摩擦點，為了區(qū)分在操縱桿系上不正常力與控制增穩(wěn)系統(tǒng)部附件的故障， 在操縱線系出現(xiàn)故障的情況下，沿著飛行員位置操縱直到最后操縱的部件，挨個檢查引起桿系工作 不正常的部件，從而消除消除故障。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.2信號控制角度腳蹬控制航向開關(guān)拉桿的接通/斷開，航向開關(guān)拉桿的微動開關(guān)電源(28C-B)由自駕計算機(16Ca-17)提供，其中一路邏輯控制信號(+28V0V)經(jīng)過航向開關(guān)拉桿(28C-C)輸給自駕計算機(16Ca-9),供給自駕計算機內(nèi)部PL19板(偏航駕駛2)進行處理，使航向通道處于同步狀態(tài)。機上信號連接見圖

9、6。28C計算機1013圖6信號連接圖另一路邏輯控制信號(+28Vt0V)由航向開關(guān)拉桿(28C-C)輸給舵機放大器(19Ca-b)，再經(jīng)舵機放大器(19Ca-c)輸給航向配平舵機(22C-A，離合器+),從而使航向配平舵機處于同步狀態(tài)。線路圖見圖7。穩(wěn)定信號AP100-電子配平和透明操作AP108偏航配平控制N3aD1N3a-N3b透明操作208V209操作舵 機馬達通道 接通+15V自動測試一 7 i監(jiān)控電路 (見圖9 )航向偏差加速度 計信號腳蹬電位計25XS110(圖12)偏航配平舵機接通T圖7航向通道串并聯(lián)舵機控制電子配平B A舵達 -E e - d-V210xV304故障的檢 測電

10、路 (見圖9)XP108,接通控制增穩(wěn)系統(tǒng)KZW-3航向通道后，航向并聯(lián)舵機離合器電磁鐵線圈獲得直流供電后，相應(yīng)的離合器嚙合，錨定航向操縱桿系，電機在停轉(zhuǎn)狀態(tài)且離合器激磁，飛行操縱系統(tǒng)的錨定點就建立 了一個大于彈簧預(yù)應(yīng)力的力分開兩個圓盤。調(diào)節(jié)器螺釘就釋放微動開關(guān)的觸點，以此標明圓盤的移 動，當力終止時，彈簧又使它們回到其初始位置。如果力繼續(xù)保持，切斷離合器線圈的電源就使軸 套回到初始位置并釋放錨定點， 預(yù)應(yīng)力彈簧把兩個圓盤恢復(fù)到其初始位置。 當電機處于控制狀態(tài)時， 如果負載力矩小于彈簧的門限，則輸出軸被帶動旋轉(zhuǎn)。如果摩擦盤的摩擦力小于等于航向開關(guān)拉桿微動開關(guān)斷開的力，在接通控制增穩(wěn)系統(tǒng)的情況下

11、，飛行員通過腳蹬試圖斷開航向通道進行人工操縱時，由于航向開關(guān)拉桿不能及時被斷開，航向配平 舵機離合器仍處于激勵狀態(tài)，這時電機也處于控制狀態(tài)，負載力矩小于彈簧的門限，則輸出軸被帶 動旋轉(zhuǎn)，相對航向操縱桿系錨定點產(chǎn)生的角度越大，切斷離合器線圈的電源使軸套回到初始位置并 釋放錨定點的力就越大，造成直升機空中姿態(tài)瞬間變化越大，往往導(dǎo)致人為情緒的慌亂和操縱上的 判斷失誤。4 啟示及建議不論是國產(chǎn)直-9系列直升機上裝配的 KJ-13自動駕駛儀還是 KZW-3控制增穩(wěn)系統(tǒng)，其航向通道 中航向摩擦鎖裝置的作用是相同的，摩擦鎖裝置的維護建議對直-9 系列直升機均具有參考意義。航向摩擦鎖裝置的摩擦盤表面要求防水防

12、油，而南方潮濕的氣候容易導(dǎo)致摩擦鎖的墊片表面出 現(xiàn)銹跡，摩擦盤表面潮濕后光滑，使得摩擦鎖裝置隨空氣濕度的影響相當大，而腳蹬的輕重又因飛 行員不同而有一定的差異，這些都給維護帶來一定的麻煩。在維護的過程中發(fā)現(xiàn)，外場維護將航向摩擦鎖裝置劃分為機械維護，人為的將其與自動駕駛儀 的信號控制隔離， 在自動駕駛儀 /控制增穩(wěn)系統(tǒng)的故障排除中將其作用忽視， 造成排故思路和方法方 面的誤區(qū)。航向摩擦鎖裝置隨直升機的使用時間其性能降低明顯，直接引起直升機航向操縱和控制增穩(wěn)系 統(tǒng)KZW-3航向通道故障，并且故障率高，實際維護困難，建議將更換摩擦鎖裝置作為一項定檢內(nèi)容 納入定檢手冊，經(jīng)與部隊維護人員了解，更換時間為

13、 800 小時比較合理。注：在裝卸摩擦鎖裝置時， 其彈簧墊片的安裝應(yīng)該嚴格帶教，避免人為故障。參考文獻1 直-9WA武裝直升機維護手冊（一）哈爾濱飛機工業(yè)（集團）有限責任公司.2004.11.302 直-9WA武裝直升機機載設(shè)備維護手冊 .哈爾濱飛機工業(yè)（集團）有限責任公司.2004.4.103 控制增穩(wěn)系統(tǒng)培訓教材 .國營第二四二廠 .2009.11.304 直-9WA武裝直升機機上布線圖冊.哈爾濱飛機工業(yè)（集團）有限責任公司.2007.05.01Analysis on Problem of KZW-3 Control Augmentation System Caused by Yaw Fr

14、iction Lock FaultJIA Yong-cui, LIAN Zhi-gang, WU Jian, SONG Zi-feiNo. 61330 PLAAbstract: This article analyzes the fault caused by the friction lock of yaw channel in KZW-3Control Augmentation System installed at Z-9 helicopters. We set forth the use in helicopter manipulation, the fault elimination and precautions i