飞机刹车系统的故障诊断与预防

浅谈飞机刹车系统的故障诊断与预防
摘要：飞机刹车控制系统对飞机安全着陆至关重要。

文章结合某航空公司飞机刹车系统出现的故障，分析了故障产生的原因，根据故障原因提出了相应的解决方案。

为了有效预防此类故障的发生，要改进系统设计提高系统抗污染能力，把好关口使污染控制落到实处。

关键词：飞机刹车控制系统伺服阀故障预防
飞机刹车控制系统具有对飞机实施刹车减速、控制地面转弯等功能，是飞机的一个重要系统，对飞机安全着陆至关重要。

为使飞机刹车具有较高的刹车效率和较短的刹车距离，国内外大部分飞机刹车系统已采用数字式防滑刹车系统。

针对国内当前飞机防滑刹车系统的不足，如何准确判断飞机刹车控制系统故障，改进刹车系统设计，是飞机维修人员要思考的问题。

1. 概况
某航空公司在执行飞行过程中，当某号飞机实施第二个起落滑至主跑道后进行刹车时，飞行员感觉到飞机向右偏转，蹬脚蹬调整刹车压力时也不明显，发现正常刹车不起作用，但此时刹车压力表指示正常。

随后飞行员立即采用应急刹车才使飞机停住，避免了一次严重的飞行事故。

维修人员将飞机拉回机库，接上地面油泵车和压力表，对刹车压力进行检查时发现：左右刹车压力正常，均为7.8 mpa。

当检查电液伺服阀（以下简称伺服阀）最大输出压力时，发现左机轮刹车压力
为3.8 mpa，右机轮刹车压力为7.8 mpa。

用机轮驱动车同时驱动两边机轮转动，当刹车时右机轮停止转动，左机轮仍转动，故障再现。

维修人员怀疑可能是信号输出有问题随即更换了左速度传感器，但故障仍未排除。

当拆开导管接头更换左伺服阀时，发现从伺服阀内部流出浑浊的油液。

在对系统内部进行循环清洗，并装上新的伺服阀后，故障排除。

2. 故障原因分析
根据飞机正常液压刹车系统的工作原理可知，刹车时，如果刹车压力表左右指示都正常，但刹车不起作用，则说明刹车压力表至刹车手柄之间的附件工作正常，刹车压力表之后的附件工作不正常。

结合故障的现象和排除过程可以初步断定该故障主要是由于左伺服
阀工作不正常引起的。

2.1.伺服阀结构特点及工作原理
为了防止机轮拖胎，提高刹车效率，飞机上采用了先进的电子防滑液压刹车系统。

其中核心元件伺服阀属于喷嘴挡板式电液伺服阀，主要由壳体、力矩马达、挡板、喷嘴、阀芯和弹簧等组成。

当伺服阀的力矩马达无电信号输入时，挡板处于中立位置，通向阀芯左、右两端的压力相等，在弹簧力作用下，阀芯处在右极限位置，此时来自刹车分配阀的压力油经过阀芯直接与刹车盘相通，左、右机轮刹车压力大小取决于刹车手柄的握压程度和脚蹬行程的大小。

当机轮拖胎时，控制盒输出电信号至力矩马达，使力矩马达驱动挡板反时针偏转，右喷嘴阻力增大，使阀芯右端的液压力比左端液压
力大，从而在这个压力差的作用下，阀芯克服弹簧力左移，关小刹车供油路，使刹车盘与回油路相沟通，释放部分刹车压力，解除机轮拖胎。

2.2.原因分析
由上述伺服阀的工作原理可知，引起左刹车压力不正常的原因有两个：一是机轮未拖胎有电信号输给伺服阀。

从故障发生的现象和排故的具体情况分析来看，可以排除这种原因；二是伺服阀自身有故障使刹车盘与回油路相通。

从伺服阀故障统计看，伺服阀通常发生的故障是喷嘴堵塞、阀芯卡死和力矩马达线圈烧断。

如果线圈烧断，伺服阀就不能工作，即挡板不会偏转，左刹车压力也不会降为3.8 mpa。

由于在排故时，当拆开左伺服阀的导管接头后，发现从伺服阀内部流出浑浊的液压油，所以伺服阀的故障极有可能是由于液压油污染引起的。

因为伺服阀对液压油的污染十分敏感，当液压油污染后，就很容易使伺服阀的节流孔堵塞、阀芯卡滞。

而当左节流孔堵塞时，就会使流过节流孔的油液压力下降，使阀芯左室油压低于右室的油压。

当右室液压力大于左室液压力和弹簧力之和时，阀芯将左移，使左机轮的刹车盘与回油路相通，导致左机轮刹车压力下降。

而当飞行员感觉到飞机右偏时，很自然就要蹬左脚蹬使左机轮的刹车压力增加、右机轮的刹车压力减少。

但由于左伺服阀有故障，因而左机轮刹车压力不可能增加。

又由于压力表安装在刹车分配器之后、伺服阀之前，从而就出现了压力表指示正常，但刹车不起作用的故障现
象。

通过以上分析可知：引起刹车压力低的原因是由于液压油污染使左伺服阀工作不正常引起的。

这在排故时对系统内部进行循环清洗，装上新的伺服阀后，故障排除也进一步证明了上述分析是正确的。

3. 故障的预防措施
为了有效预防此类故障的发生，应注意做好以下几方面的工作。

3.1.改进系统设计，提高系统抗污染能力
选用对油液污染等级要求低的电液伺服阀是系统提高抗污染能力
的重要措施。

一般来说，喷嘴挡板式电液伺服阀的控制油口直径小，抗污染能力相对较弱，对液压系统的过滤精度要求较严，为nas5
级左右。

而动圈式电液伺服阀和射流管式电液伺服阀的控制油口直径大，抗污染能力相对较强，通常为nas8级左右。

因此，建议在系统设计时选用抗污染能力较强的电液伺服阀。

另外在刹车系统的供油管路上加装双筒高精度过滤器，用来进一步滤除系统中的污染物，以保证伺服阀工作稳定可靠。

3.2.把好“六关”，使污染控制落到实处
使维修人员加强飞机液压系统污染控制标准，增强防污染的自觉性，努力把好“六关”。

一是把好“病从口入”关。

严格防止从各种接口，如加油口、吸油接头和增压接头等处混入污染物；严格防止在加、拆、装、换的过程中混入污染物。

二是把好“油料关”。

加入液压系统和保障设备的液压油必须符合规定的污染度要求，各种化验、批准手续齐全，新油也要化验、检查和过滤。

三是把好“修
理关”。

避免液压附件在分解、装配、调整和试验等一系列维修活动中混入污染物。

四是把好“监控关”。

机务人员不仅要经常、仔细检查油液污染状况，而且要不断提高测试设备性能和监控手段，以便对污染实施有效控制。

五是把好“验证关”。

对污染严重的飞机液压系统清洗合格后，必须加强监控。

六是把好“地面保障设备关”。

地面保障设备应按规定保养，使其处于良好状态，并严格管理制度和严格执行操作规程，避免由于违规操作而使系统严重污染。

参考文献：
[1]吴华伟等.现役飞机刹车系统常见故障及解决措施[j].航空精密制造技术.2011.0.
[2]祁功道等.飞机电子防滑刹车系统电液伺服阀失效分析[j].机床与液压.2007.03.
作者简介：
付学森，男，毕业于山东建筑工程学院，学士学位。

工程师，现工作于山东太古飞机工程有限公司，主要从事波音737-300/400/500、737ng，空客a318/319/320及庞巴迪crj-200飞机机电系统维修及改装工作。