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[27飞行操纵] 浅析B737-700/800襟翼系统及其常见故障处理

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发表于 2021-7-5 20:24:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
浅析B737-700/800襟翼系统及其常见故障处理
0引言
    大家乘飞机时,如果坐在机翼附近的靠窗区域,一定都观察过机翼上那些长短、宽度各不相同,并且可以运动的板块。而我们接下来来聊聊其中一项运动板块——襟翼!当飞机在起飞、降落或飞行速度很低的状态下,由于升力的下降,会有坠落的风险。因此,科学家就设计出襟翼。
    襟翼分为前缘襟翼和后缘襟翼,其主要作用就在于提升飞机的升力。前缘襟翼安装在飞机机翼前部,当飞机在大迎角情况下,襟翼向下偏转,使得前缘和相对气流间的角度减小以避免局部气流分离产生旋涡(这种旋涡会减少飞机的升力)。后缘襟翼则位于机翼后缘靠近机身的位置,当后缘襟翼展开时,会增大升力并产生阻力。因此,后缘襟翼主要用于飞机降落时,避免由于减小飞机速度导致升力过小的状况。起飞时打开则为了在短时间内快速提高升力,但由于襟翼完全打开会增大阻力,不利于飞机提速。因此,在飞机起飞时襟翼结构不会完全展开,在飞机进行巡航时则会将后缘襟翼收起。
图片1.png
机翼上可以运动的板块

1系统组成及原理
    襟翼系统由操作、传感、控制、执行、指示等部分组成。
    在正常操作中,液压系统B的液压力通过一个优先活门和一个流量控制器而来到襟翼控制组件,优先控制活门的作用是使B系统的液压力优先进入作动襟翼,而流量控制活门则是限制后缘襟翼的移动速度。
    在备用操作当中,备用襟翼电门发送一信号去操作旁通活门到旁通位,从而卸载进入PDU的液压力,同时备用襟翼电门也会作动备用襟翼继电器,此继电器提供电力到襟翼PDU上的电马达,PDU就可以驱动后缘襟翼。
    注:在备用操作中前缘襟翼及缝翼是不能收回的。
图片2.png
襟翼系统工作示意图
    襟翼系统中涉及到许多部件交互作用,从而来实现襟翼系统的传感、控制和执行,以下分别介绍各部件的功用。
    (1) PDU动力驱动组件:液压和电动马达在PDU上都可分别控制襟翼。
    (2) FSEU襟缝翼电子控制组件:
        1.后缘襟翼位置的指示
        2.后缘襟翼的卸载
        3.后缘襟翼倾斜和不对称探测
            4.后缘襟翼非指令性探测
        5.前缘襟缝翼的位置指示
            6.前缘襟缝翼非指令性探测
7.襟缝翼系统测试
(3)优先控制活门和流量控制活门:优先控制活门的作用是使B系统的液压力优先进入作动襟翼,而流量控制活门则是限制后缘襟翼的移动速度。
(4)襟翼旁通活门:旁通液压系统油液,阻止液压系统进行操作。出现以下情况时旁通活门旁通:
        1:操作备用襟翼时
        2:襟翼倾斜或不对称时
        3:襟翼非指令性动作时
(5)前缘襟翼和缝翼控制活门:PDU 发送机械输入信号到前缘襟缝翼控制活门上,其控制活门发送液压力到前缘襟缝翼作动筒上,控制收放前缘襟缝翼。
    (6)前缘巡航释压活门:阻止前缘襟缝翼的放出。
    (7)前缘襟翼邻近传感器:它发送前缘襟翼的位置数据到FSEU,FSEU使用这些数据来指示前缘位置,和发送数据到其他使用系统。
    (8)前缘缝翼邻近传感器:它发送前缘缝翼的位置数据到FSEU,FSEU使用这些数据来指示前缘位置,和发送数据到其他使用系统。
    (9)襟翼位置传感器:后缘襟翼的位置指示是靠襟翼位置传感器来测量后缘襟翼的位置的,它发送襟翼位置的数据到这些元件:FSEU,FCC(2),SMYD(2)。
    (10)襟翼位置指示器:独立显示左右襟翼的位置。
(11)襟翼倾斜传感器:发送襟翼的位置数据到FSEU,FSEU 使用这些数据来监测后缘襟翼是否收放一致。
飞机襟翼位置指示器有两根独立的指针来指示左右后缘襟翼的位置。FSEU 从驾驶舱的襟翼手柄上接受位置输入信息,再从大翼上的襟翼位置传感器上读取襟翼位置测量信息,并驱动同步机构转动对应的指针来显示出襟翼的准确位置。在收放襟翼过程中由 8 个襟翼倾斜传感器来监控,当出现了位置倾斜超过限制值将触发襟翼倾斜保护,并在位置指示器上显示。
图片3.png
襟翼位置指示原理图
飞机大翼上装有 8 个倾斜传感器,每个倾斜传感器都装在相应的飞机襟翼驱动装置上,在后缘襟翼从 1 度到 40 度之间都会输出不同的度数。左侧和右侧的位置传感器使用分别供电的方式,它们采集到的倾斜度数信号全都传进 FSEU,再由 FSEU 把成对的信号进行比较,当出现信号之间度数差值超限,FSEU 就会启动倾斜保护。
1 号和 8 号襟翼倾斜传感器度数进行比较,如果度数差值大于 28(注:4 号和 5号倾斜传感器度数相差 34 才会启动保护,而其他三组是 28 度)就会启动倾斜保护程序。由 FSEU 发出一个电信号到襟翼旁通活门,使襟翼液压放出的油直接进入回油路使襟翼停止作动,同时 FSEU 会向驾驶舱襟翼位置指示器发出信号,让左右位置指针出现 15 度的偏差。
图片4.png
襟翼倾斜保护原理图
正常情况下,襟翼的收放是由液压驱动。两边大翼各有一个襟翼位置传感器分别位于 1 号和 8 号驱动装置中,两个传感器是相互独立并且是由不同的电源供电。在收放襟翼过程中,FSEU 将接收到的左右襟翼位置传感器信号并进行对比,如果差值达到 9 度超过 1 秒钟,则触发襟翼不对称保护。这时,FSEU 供电给襟翼旁通活门,使襟翼失去液压动力,停止在当前位置(原理同襟翼倾斜保护) 同时襟翼位置指示器指针也转动到其对应的襟翼位置,出现剪刀差现象。
图片5.png
襟翼不对称保护原理图
在备用操作当中,备用襟翼电门发送一信号去操作旁通活门到旁通位,从而卸载进入PDU的液压力,同时备用襟翼电门也会作动备用襟翼继电器,此继电器提供电力到襟翼PDU上的电马达,PDU就可以驱动后缘襟翼。
在使用备用放襟翼时,前缘使用的是液压源放出,因为在备用襟翼电门在ARM位时,备用液压驱动泵是在运转的。

图片6.png

备用驱动后缘和前缘襟翼系统原理图
2主要故障模式及处理流程
1)襟翼指示器指针不一致,襟翼指针出现剪刀差:
   当遇到襟翼指示器指针不一致的故障现象时,根据隔离手册步骤,可能造成故障的原因有以下五种:FSEU ,襟翼位置显示器,后缘襟翼驱动系统, 后缘襟翼倾斜传感器,线路故障。
   1. FSEU :首先在 FSEU 上做一个自检,查看控制盒是否正常,隔离FSEU的故障情况。
   2.襟翼位置指示器:如果指针有跳动,或指针分叉角度较大(接近180度),或虽然有剪刀差现象存在,但液压收放襟翼正常,FSEU自检没有传感器的信息,飞机也没有明显的偏转趋势。其他如自动驾驶、失速警告等工作系统也未见异常,那么这种分叉也可以确定为指示问题。要快速隔离这种情况的标准就是襟翼能用正常方式放出,能正常放出就代表没有触发不对称保护或倾斜保护,那就是指示器内部同步机构故障造成指针指示不准而出现的剪刀差,需要更换襟翼位置指示器。
   3. 后缘襟翼驱动系统故障:这种驱动系统的故障十分少见,真实的驱动系统故障主要集中于襟翼蜗杆组。当襟翼完全放下后可以通过接近驱动组件检查蜗杆上螺钉有无明显的滑丝和松动、卡阻等现象。
   4. 后缘襟翼倾斜传感器或位置传感器:当真实触发倾斜保护和差动保护时候,襟翼位置显示器上就会出现剪刀现象,大约在10度到20度之间。在FSEU上做自检,可以从相应的故障代码上面找出哪一个倾斜传感器出现了故障。倾斜传感器的故障大多数情况是传感器指示的度数发生差错,左右比较后后触发了倾斜保护,只要更换所指出的传感器故障就能排除。
有时FSEU上没有故障信息,但是剪刀差现象依然存在,剪刀度数大约在10度以内。位置传感器触发不对称保护的必要条件是位置度数相差9度并存在1秒以上时间。如果差值度数不超过9度,襟翼是可以正常收放的,但是有可能会伴随以下现象发生:
            1)可能会短时出现位置超差,但没有引发保护的故障隐患
            2)襟翼手柄位置与指示器指针不一致故障这时需要通过调节襟翼位置传感器来消除这个小的剪刀差。
   5.线路故障。线路磨损接地,造成某些线路电阻过低或短路,也会出现此类剪刀差故障。这需要结合SSM和WDM进行相关线路测量,进行排故。

图片7.png
飞机后缘襟翼出现剪刀差排故处理程序

(2)液压操作不能收和放出前缘和后缘襟翼:
    当出现正常不能收放襟翼时,可能造成出现问题的原因有以下几种:襟翼旁通活门,备用襟翼的ARM电门,襟翼液压马达,襟翼优先活门,FSEU,襟翼控制系统,襟翼驱动系统,线路问题。
首先在FSEU上做测试,若有故障信息,根据故障代码按FIM手册排故。没有故障信息,做襟翼的正常操作测试,用B 液压系统正常收放襟翼,如果能正常收放襟翼,这个故障是间歇性故障。如果不能正常收放,做下一步。做襟翼系统的备用操作测试,检查是否能收放进行进一步排故。
主用不能,备用操作能放襟翼情况下:
     1  襟翼旁通活门:正常情况下应是在关闭位置的,实物上是在1号位置,这时液压系统没被旁通。若是在2号位置,这时液压系统油液被旁通了,就不能用液压收放襟翼。可能需要更换襟翼旁通活门或飞行控制面板上的备用襟翼电门S1。
2. 襟翼控制组件和襟翼控制活门:襟翼控制组件通过钢索控制襟翼的收放。首先检查襟翼控制组件上的襟翼控制钢索是否有张力,没有张力,就需要调节钢索;再操作襟翼手柄检查襟翼控制组件是否作动,没有作动,更换襟翼控制组件,有作动,更换襟翼控制活门。
     3. 襟翼液压马达:最后考虑更换襟翼液压马达。
主用备用都不能收放襟翼的情况下:
     1. 襟翼驱动系统的检查:检查如下部件是否有卡阻或损坏:
                 (1):Flap Transmissions
                2):Tee Angle Gearbox
                3):Main Landing Gear Beam Angle Gearbox
                4):Seal Rib Angle Gearbox
                5):Torque Tube Support
2.如果以上部件没有卡阻或损坏,需要更换襟翼驱动组件PDU。
3.若还不能收放襟翼,需要进行进一步测量线路。


图片8.png
液压操作不能收和放出前缘和后缘襟翼处理程序

    当备用方式不能操作襟翼时,要先做正常主用方式收放襟翼测试,若正常也不能收放,进行主用操作方式上的排故。若能收放,才做备用方式上的排故。
当使用备用方式不能操作襟翼时,可能出现的问题有以下几种:后缘襟翼旁通活门,襟翼电动马达,备用襟翼ARM电门,备用后缘襟翼DOWM继电器,备用后缘襟翼UP继电器,线路问题。
图片9.png
备用方式不能操作襟翼处理程序

3典型案例
襟翼系统典型故障案例
图片10.png
    以上简单列出几起襟翼系统典型故障案列,在这些故障中除了更换导线的故障较少见,其他几项故障发生的情况还是较多的,但排除这几项常见故障相对比较容易,涉及的更换件也不复杂。

4结论
    通过以上内容对B737NG飞机襟翼系统的探讨与分析,尽管襟翼系统作为飞行的关键系统,但是其工作原理并不是太复杂,出现故障情况时结合我们上面的快速故障处理程序做出相应处理,基本能够解决大多数的襟翼故障。

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