液压系统故障模式

１．１液压系统故障模式

主要对三叉戟、波音飞机的液压系统进行了详细的分析，从结构图、组成及工作原理等各个方面进行分析如下。

2．7．1 三叉戟和波音飞机液压系统结构图

图1 “三叉戟”霍克 西德利-121 飞机液压系统结构图

2．7．2 飞行器液压系统组成

根据所完成的功能，飞行器全部液压设备几个主要装置是(液压附件)：能源(泵、泵站)；液动机(液压作动筒、液压马达、可转换的液动机)液体容器(油箱、蓄压器)；液压元件(阀门、换向阀等)；工作液调节器(油滤、热交换器等)；电液功率放大部件；操纵系统的舵传动装置及转舵附件；辅助设备；导管及液压软管。

2．7．3 飞行器液压系统故障及失效分类

飞行器运行时，液压系统所产生的故障和失效可按不同的特征进行分类。其中最重要的特征是：产生的原因、重复次数，按时间的增长速度、对系统输出参数的影响程度、对飞行安全性的影响程度。图3是飞行器液压系统故障按上述特征的分类表。

按产生原因，故障可分为设计故障、生产故障及庚用故障。设计故障包括由于设计错误而产生的故障或与错误给定使用条件有关的故障。大部分这种故障在试验台试验阶段就会表现出来，这种故障在批生产前通过改进设计即可消除。如果在附件设计过程中，错误地给定了这些附件在飞行器上的工作条件，则全部或大部分附件将在使用过程就开始出现故障。此时，实际存在的外部作用(振动、温度、压力波动等)大大超过设计给定值，这可能对公差配合最差的附件产生最大影响。这种故障是随机的，它们仅产生在那些随机公差配合最坏的附件中，当外部作用超过技术要求允许值时产生，这种故障也可能产生在外部作用的随机配合的情况下。这些故障常被称为“伪随机的”。

生产故障是与附件生产工艺不完善或违反生产工艺有关的故障。在这种情况下，同一附件的故障率由于制造厂家不同或产品批量不同而异。

图 3 飞行器液压系统故障分类表

使用故障是由于违反使用规程、违反完成技术维护操作规程的工艺，或发生了未预料的情况(如飞机野蛮着陆)而产生的。有时飞行器液压系统的现行技术维护规程或其工艺不完善，还有那些完成翻修间隔使用期或完成首次翻修寿命的附件之翻修工艺不完善，也可能是使用故障产生的原因。此时，为消除故障需改变翻修规程及其工艺，同样应改变现行翻修工艺。

按重复次数，液压系统故障分为一次性及重复性故障。当存在重复性故障时，必须确定其产生的原因并采取排除措施。

液压系统输出参数超出技术条件极限或者它的附件和元件的功能由于软管或导管的破损、换向阀阻塞、液压作动筒输出杆损坏、电磁阀电路中断等而遭破坏，也可能是液压系统

或其单个分系统工作能力丧失的原因。根据以上原因，液压系统或单个附件的故障又可分为参数故障和功能故障。功能故障可能导致系统工作能力的全部丧失或部分丧失。

使用过程中，在液压装置的元件中发生着可逆和不可逆的变化。可逆变化是在使用因素的作用下产生，并在作用停止后变化消失。不可逆变化与附件结构元件中的损坏积累有关，并在使用负载停止作用后仍旧保持。

按失效的增长速度，故障分为退化故障和突然故障。退化参数故障是附件中不可逆变化的结果，即附件逐渐磨损、老化或其他结构参数变化的结果。退化故障包括以下故障：由于油泵内部泄漏加大使输出减小而造成的故障；由于磨损，外部密封件密封性丧失而造成液压作动筒的故障及其他类似的故障。退化参数故障本身分为可预测的和不可预测的。这种划分完全是人为规定的，它也取决于对发生在使用附件中的物理过程的研究水平。

液压附件中的可逆变化及快速不可逆变化可引起突然参数失效。突然参数失效是不可预测的。由于污物落入换向阀而使泄漏急剧增加，由此而造成液压系统高压管路的压力下降，由于最小流量节流阀阻塞而使工作液温度升高，使油泵过热等，这些都是突然参数失效的典型例子。

退化功能失效是不可逆变化造成的，这些不可逆变化与液压附件的动力结构元件疲劳损坏积累有关，例如，由于使用负载长时间作用而使油滤外壳或舵机输出杆损坏。

在未经计算的负载作用下，液压附件动力结构元件的静态损坏将导致突然功能失效，如飞机野蛮着陆时起落架液压系统软管损坏。换向阀阻塞，电磁阀电路中断等失效均属突然功能失效。

按表现出来的稳定性，突然故障分为稳定的及间歇的。间歇故障是不稳定故障。在它们产生后，在同洋的条件及不变的操纵作用下，它们可能突然消失，然后又重新出现。如，由于污物落入换向阀或阀座而使泄漏急剧增加就是间歇故障的典型例子。因此，很多附件由于内部不密封而被提前从使用中替换下来，因为它们的潜在故障很难在一般检查时和制造厂的故障检验时被确定下来。起落架液压系统及机翼机械操纵系统的终端微动开关的故障，以及电磁阀中引起不稳定动作的电气故障均属间歇故障。间歇故障在使用中最难诊断。

稳定故障一旦产生，它就不会在不变的使用条件及操纵动作下自行消失。但这里应指出，在很多情况下，由于使用负载作用而产生的稳定故障在作用停止后可能消失，但在负载作用恢复后故障必然又重新出现。通常退化失效就属于稳定故障的范畴。

按对飞行器飞行安全的影响程度，液压系统故障可分为能导致特殊飞行状态的故障及不能导致特殊飞行状态的故障。各液压附件的故障可能是相关的，也可能是不相关的，液压系统部分的工作能力可能与个别液压附件产生故障的顺序有关，也可能无关。

对现代飞行器液压系统的分析证明，有50-55％的故障是参数故障，45-50％的故障是功能故障，它们的大多数又与软管和导管的损坏有关。有35-40％的故障属于退化失效，其余60-65％的故障属于突然故障。

使用经验证明，现代飞行器液压系统故障的主要类型有：外部及内部的不密封性，附件的元件损坏，电磁阀电气部分故障等。

外部不密封性占飞行器液压系统全部故障的35-52％，它是软管及导管损坏(占此种原因引起的全部故障的80％)的结果，也是起落架系统液压作动筒连杆密封件、起落架前支柱

转弯系统滑行阻尼作动筒连杆密封件、扰流片操纵作动筒连杆密封件、油泵及其他附件传动轴密封件工作损坏的结果。

飞行器液压系统中另一个非常普遍的故障是内部不密封性，它占全部故障的25-30％。因为内部不密封而从使用中提前取下最多的附件是：电磁阀、制动系统中的附件、换向阀、安全阀、单向阀、泵站、某些类型的油泵。由于起落架收放系统换向阀的内部不密封性而造成的故障会导致很糟的后果。造成内部不密封性最常见的原因：污物颗粒落入电磁阀的阀门副、阀门座下或液压换向阀的滑阀副中。这种故障是突然故障，无法预测，它往往是间歇故障。

附件内部不密封性造成的故障最难诊断，也最难排除。这些故障常延误航程，严重时甚至造成飞机停飞。

由于附件功能损坏所形成的故障在不同类型的飞行器上约占全部故障的9-30％。在使用过程中，当确切的故障原因不能确定，而故障的外部表现又极象是飞行器液压系统总参数超出了技术条件的范围，如高压管路的压力下降、起落架收放时间加大等，此时附件常按功能故障被提前替换下来。在很多情况下液压附件功能损坏常是因为滑阀副被污物堵塞造成的。操纵系统转舵附件一个支路的工作故障也属于功能故障。

液压系统附件由于其本身元件的损坏而造成的故障占故障总数的3.5-10％。造成元件损坏的主要原因是：冲击负载对起落架系统附件的影响，液压系统增压主管路中脉动加大，或者附件的制造(或修理)工艺被破坏。在使用过程中常出现油泵转动附件气蚀断裂、油泵传动轴断裂、助力操纵系统舵机动力元件损坏等现象。

电磁阀由于本身电气部分失效而产生的故障在全部故障中占有较小的份量(不超过2％)，此种故障多是由于水气渗漏到附件的电气组件中或振动过载造成的。这些故障具有随机特性，无法加以预测，但这些故障可能造成很严重的后果，因为在很多情况下它是有效故障的另一种形式。