起落架缓冲装置常见故障的预防与维修.docx

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起落架缓冲装置常见故障的预防与维修

起落架缓冲装置常见故障的预防与维修

起落架缓冲装置常见故障的预防与维修

摘要

飞机在着陆和在跑道滑跑的过程中，因为跑道并不是绝对平整，所以飞机会在这个过程中受到较大的垂直载荷，为了防止这个过大的垂直载荷对飞机造成影响，现代的飞机都会在起落架上装上缓冲减震装置。

飞机的飞行安全和乘客乘坐的舒适性被起落架缓冲装置所影响,飞机起落架的使用寿命也受到飞机起落架缓冲装置的直接影响。

起落架缓冲装置的寿命随着飞机的每次起降而被消耗，正确的预防和处理起落架缓冲装置的故障会延长其使用寿命，从而达到提升安全性能，节约成本的效果。

因此，合理的解决常见故障，并对其进行有效的预防，可以大程度的保证飞行安全并节约航司的维修成本。

本文通过对文献资料的整理和分析，对起落架缓冲减震装置的各个种类进行了介绍并分析其工作原理，同时对起落架减震缓冲装置常见的故障进行了收集并介绍了故障发生的机理，同时整合资料对相应的故障给出了维修方案与预防方案，并结合自己的观点对机务人员和航司给出了关于起落架减震缓冲装置常见故障的预防建议和维修建议。

关键词:

起落架缓冲装置维修预防

PreventionandMaintenanceofCommonFailuresofLandingGearBufferDevice

ABSTRACT

Intheprocessoflandingandtaxiingontherunway,becausetherunwayisnotabsolutelyflat,theaircraftwillbesubjectedtoalargeverticalloadinthisprocess.Inordertopreventthisexcessiveverticalloadfromaffectingtheaircraft,modernaircraftwillInstallalandinggearbufferdevice.Thelandinggearbufferdevicehasadirectimpactonflightsafetyandpassengercomfort.Theservicelifeofaircraftlandinggearisalsodirectlyaffectedbythecushioningdeviceofaircraftlandinggear.Thelifeofthelandinggearbufferdeviceisconsumedwitheverytake-offandlandingoftheaircraft.Properlypreventingandhandlingthefailureofthelandinggearbufferdevicewillextenditsservicelife,soastoachieveimprovedsafetyperformanceandcostsavings.Therefore,reasonablesolutionstocommonfailuresandeffectivepreventioncanensureflightsafetytoalargeextentandsavethemaintenancecostsofairlines.Thisarticleintroducesandanalyzestheworkingprinciplesofvarioustypesoflandinggearbufferdevicesbysortingandanalyzingtheliterature,atthesametime,thecommonfailuresofthelandinggearbufferdevicewerecollectedandthemechanismofthefailurewasintroduced,andthedataweregiventoprovidethemaintenanceplanandthepreventionplanforthecorrespondingfailure.Combinedwithhisownpointofview,thecrewandtheaviationcompanygavepreventionsuggestionsandmaintenancesuggestionsoncommonfailuresofthelandinggearbufferdevice.

Keywords:

landinggearbufferdevicemaintenanceprevention

摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

1引言1

2起落架概述2

2.1起落架配置形式2

2.2起落架结构形式3

3起落架缓冲装置系统4

3.1作用与结构组成4

3.2起落架减震缓冲器的种类4

3.2.1固体弹簧减震缓冲器4

3.2.2橡胶减震缓冲器4

3.2.3空气减震缓冲器5

3.2.4油气式减震缓冲器5

3.2.5油液式减震缓冲器6

4起落架减震缓冲器的常见故障7

4.1裂纹7

4.2缺口7

4.3断裂8

4.4变形8

4.5漏气或渗油8

4.6液压油本身问题8

5起落架减震缓冲器常见故障的维修与预防8

5.1故障检测方法8

5.2维修方案分析9

5.3预防方案分析10

6飞机起落架缓冲装置预防和维修的建议10

6.1维修建议10

6.2预防建议10

总结11

参考文献12

谢辞13

1引言

飞机在着陆和在跑道滑跑的过程中，因为跑道并不是绝对平整，所以飞机会在这个过程中受到较大的垂直载荷，为了防止这个过大的垂直载荷对飞机造成影响，现代的飞机都会在起落架上装上缓冲减震装置。

飞机起落架的使用寿命与起落架减震缓冲装置的状态息息相关，飞机的飞行安全和乘客乘坐的舒适性也被起落架缓冲装置所影响。

飞机的机轮和减震缓冲装置构成了飞机起落架缓冲系统。

轮胎在受到冲击时能产生压缩变形而吸收一些冲击能量，但是仅占减震总量的10%-15%，而且其吸收的能量几乎无法耗散，冲击结束后能量的大部分又会释放给飞机，从而引起飞机振动。

因此，与之相对应的减震缓冲装置成为了现代飞机起落架的重要的不可分割的一部分，而起落架的减震缓冲性能也主要取决于减震缓冲器的性能。

从减震缓冲器的吸能和耗能介质来说，我们可以将减震缓冲器的种类分为两种，一种是固体弹簧减震缓冲装置，该种类的减震缓冲装置通常采用橡胶或者钢质弹簧作为工作介质；另一种则是流体减震缓冲装置，该种类的减震缓冲装置通常采用空气、油液或者空气-油液等来作为其流体介质。

各种不同的减震缓冲器又会有着不同的常见故障，本论文将着重讨论减震缓冲器所遇见的常见故障及其常见故障的预防和维修。

（1）检测方法在机务日常工作中，一般使用以下的几种方法来检查减震缓冲器的故障：

目测法、无损探伤、磁粉检测。

（2）常见问题：

减震缓冲器表面有裂纹，减震缓冲器在使用过程中出现漏气或者渗油现象，液压油本身产生的问题也可能对减震缓冲器造成影响。

（3）解决方法：

1）对于裂纹：

采用焊接方式进行修复

2）对于漏气或者渗油：

有一个很好用的方法可以检查减震缓冲装置是否有漏气现象，就是在空气活门组件上涂上一些添加了洗洁精的水并观察有无气泡产生，若是有气泡则表示空气活门组件的密封有故障，这时候需要对空气活门组件进行更换处理。

渗油的情况一是需要检查“T”型动封烟圈支撑环的安装位置，当支撑环安装方向不对时，会导致封严失效，造成渗油，这时需要正确安装支撑环，二是刮油圈安装不正确，若是刮油圈反转安装也会导致渗油，这时需要正确安装刮油圈，三是由外物对封严圈、刮油圈造成损伤导致渗油，这时需要更换封严圈或者刮油圈[]。

3）对于液压油本身产生的问题：

一是液压油收到了污染，可能有水分混入了液压油中，这时需要严格使用干燥的压缩气体进行灌充，以去除水分；二是液压油本身不符合要求，这时需要更换符合要求的液压油。

对减震缓冲器所遇见的常见故障及其常见故障的预防和维修其意义在于能够合理经济正确的检查维护起落架缓冲装置。

飞机的每次起降都会损耗起落架缓冲装置的使用寿命，正确的预防和处理起落架缓冲装置的故障会延长其的使用寿命，从而达到提升安全性能，节约成本的效果。

因此，合理的解决常见故障，并对其进行有效的预防，可以大程度的保证飞行安全并节约航司的维修成本。

2起落架概述

起落架的主要功能是支撑飞机在跑道上滑行、停靠和滑行，以及吸收飞机在滑行和着陆过程中产生的振动和冲击载荷。

2.1起落架配置形式

现代飞机起落架通常都采用后三点式起落架、前三点式起落架、自行车式起落架、多支柱式起落架这四种常见的配置形式。

后三点式起落架：

这种类型的起落架通常将其主起落架（主轮）布置在靠近重心前方一些的位置。

尾轮则位于机身尾部尾翼的下方。

在飞机处于静止状态时,主起落架需要承担飞机九成的重量，尾轮只承担大约一成左右的停机载荷。

在早期的飞机上曾经广泛的运用过后三点式起落架，因为那时的飞机需要在机身的前部安装发动机和对应的螺旋桨，安装完发动机和螺旋桨后再要安装前起落架就会有困难。

后三点式起落架由于其尾轮受力很小，从而导致它的结构相对于其他起落架来说比较简单，它的尺寸和重量相对于其他起落架来说也会很小，所以可以设计得很轻巧且易于收放；此外，后三点式起落架飞机的停机轴线呈前高后低的倾斜，起飞时具有较大的迎角，而降落时则可利用其较大的飞机阻力进行减速。

但是其显著的缺点是地面运动时的稳定性差。

前三点式起落架：

这种类型的起落架通常将其主起落架（主轮）布置在靠近重心后方一些的位置，前起落架则布置在飞机头部，前起落架承担一成左右的停机载荷。

前三点式起落架被广泛的运用在现代飞机上，大致说来，其优缺点恰与后三点式起落架相反。

飞机着陆时即使强烈制动也不至于向前翻倒，所以可以使用效率较高的刹车装置来尽可能的减少飞机着陆时的滑跑距离。

前三点起落架还具有良好的方向稳定性，充分保证了飞机侧风着陆时的安全，而在地面滑行时，前三点起落架转弯灵活。

前三点起落架结构简单、安全可靠。

前三点起落架飞机在地面运动时，机身处于或接近水平状态，因此视线良好。

且喷气式飞机上发动机的喷流对跑到的影响很小。

但与后三点式比也有不足，主要是其前起落架承载较大且结构复杂，高度又与主起落架相当，因而尺寸、重量都较大。

自行车式起落架：

这种形式起落架的两个主起落架支柱都布置在机腹纵向对称面上，排列在重心的前、后；而为了防止飞机在滑行和停放时发生侧倾，在左、右机翼下方飞机重心稍后的位置各布置了辅助轮，辅助轮触地时能承受约5%的停机载荷。

可操纵的前轮能保证飞机地面运动时的操纵性。

在因为机翼比较薄而导致不能把起落架收进机翼的飞机上一般采用自行车式起落架。

多支柱式起落架：

多轮多支柱式起落架，也被称为多支柱式起落架。

这种型式的起落架整体上可看作是前三点式，其前起落架布置在重心之前，而三个或三个以上的主起落架布置在重心之后，因此其优缺点与前三点式起落架相似，但显然采用多支柱、多机轮可以大程度的缓解飞机给予跑道的压力，增加跑道的寿命。

例如，在起飞重量为206吨的伊尔-86飞机上，除了两个布置在飞机轴线两侧的后主起落架外，在飞机中线上还布置了第三个主起落架；起飞重量超过了350吨的波音-747飞机的起落架为五支柱式。

2.2起落架结构形式

飞机起落架按照结构形式的话还可以分为以下这些形式：

摇臂式起落架，支柱套筒式起落架，构架式起落架。

构架式起落架：

这种起落架通过一套承重结构连接至机翼或者机身。

承重构架中的缓冲支柱及其他的杆件彼此铰接，当起落架受到地面的反作用力是，它们仅承受拉伸或压缩的轴向力，而不承受弯矩，因此结构重量更轻，构造相对简单，在某些情况下更适用于轻型低速飞机。

然而，这种起落架的外廓尺寸大，很难收入飞机内部，因此它的发展受到了限制，并且不再用于高速飞机上。

支柱套筒式起落架：

起落架的缓冲支柱由外缸和活塞杆连接而成，机轮直接连接到支柱下端，支柱上端固定在机身框架上。

承重支柱和缓冲器是一体的。

支撑套筒起落架的体积比框架起落架的体积小，可以很容易地放入飞机内部。

但是，当这种起落架承受水平冲击时，缓冲支柱不能起到很好的缓冲作用。

因为缓冲柱从正面受到水平冲击时，水平冲击力使支柱承受较大的弯矩，缓冲柱不能得到很好的压缩。

当缓冲支柱承受较大弯曲时，活塞杆与外缸的接触点（支点）产生较大的摩擦力。

这不仅会造成缓冲支柱密封装置的磨损，导致漏油，还会在一定程度上影响其性能。

支柱套筒式起落架是现代飞机起落架中普遍使用的起落架。

摇臂式起落架：

这个起落架的机轮通过摇臂悬挂在承重支柱和减震器下面。

当起落架受到水平和垂直冲击载荷时，缓冲器被压缩，从而在水平和垂直方向上具有缓冲作用。

在力传递过程中，减震器只承受轴向力。

与支柱套筒式起落架相比较，摇臂式起落架具有以下优点：

（1）仅承受轴向力，因此密封性比较好，不易漏油，摩擦力小。

（2）正面吸收水平冲击载荷的性能更好。

摇臂式起落架也有以下缺点：

（1）构造复杂，更大的应力要被缓冲器和接头所承受。

（2）重量通常较重。

因此，通常在重型飞机上很少用的摇臂式起落架。

3起落架缓冲装置系统

3.1作用与结构组成

飞机在起降过程中，飞机会受到地面对其造成的巨大冲击力，这个冲击力会大程度的影响飞机的结构威胁到航空安全。

所以飞机上通常会使用缓冲器来减少冲击并且吸收冲击能量。

飞机的机轮和减震缓冲装置构成了飞机起落架缓冲系统。

3.2起落架减震缓冲器的种类

从减震缓冲器的吸能和耗能介质来说，我们可以将减震缓冲器的种类分为两种，一种是固体弹簧减震缓冲装置，该种类的减震缓冲装置通常采用橡胶或者钢质弹簧作为工作介质；另一种则是流体减震缓冲装置，该种类的减震缓冲装置通常采用空气、油液或者空气-油液等来作为其流体介质。

3.2.1固体弹簧减震缓冲器

固体弹簧减震缓冲器是一种普通的减震缓冲器，它的工作原理是利用弹簧的变形来吸收冲击能量并且还利用分子在介质中的摩擦来消耗吸收的能量。

因此这种类型的减震器的热损失效果很小。

该减震缓冲器结构简单易于制造，具有较高的操作可靠性，较低的维护要求，较低的成本和对工作温度环境条件较低的要求。

。

但是，对飞机运行速度有着相对较高的要求使其不适用于大型飞机。

所以在一些轻型飞机或多用途小型飞机，尤其是起落架不收放的低速小飞机上仍有运用。

3.2.2橡胶减震缓冲器

橡胶减震缓冲器结构如图3-1，通常先将橡胶制成圆盘状，经过硫化后将其层层叠合，为了保护飞机起落架，其利用了橡胶材料变形过程时产生的阻力。

橡胶材料具有很强的塑性变形能力。

当冲击力越大时，它产生的阻力也就越大。

橡胶减震器整体结构简单，价格便宜，工艺简单。

是一种相对经济的减震器。

在减震和缓冲过程中，30％至50％的冲击力通过消耗和摩擦转化为内部能量。

但是，橡胶缓冲器的缺点在于是它们不能承受高温度，高速度和高频率的工作环境。

所以它和固体弹簧减震缓冲器相似，多用在一些轻型飞机或多用途小型飞机上。

图3-1橡胶减震缓冲器

3.2.3空气减震缓冲器

空气减震缓冲器的效率重量比低，可靠性差，密封困难，而且活塞杆难以润滑，所以目前已基本不用，其结构如图3-2所示。

但是如果将空气弹簧用于小型低速飞机的梁式起落架，其减震效果很好。

图3-2空气减震缓冲器

3.2.4油气式减震缓冲器

油气式减震缓冲器有多种结构型式如图3-3和3-4所示，最常用的是柱塞式。

柱塞式油气减震缓冲器通常由外筒、活塞内筒、限制活门（反冲阀）、柱塞及密封装置等组成，有的还带有调节油针减震缓冲器一般下闭室内充油液，上闭室内充气体。

油液通常是酒精甘油混合物或专用油，而气体则是空气或氮气。

这种减震缓冲器主要利用气体的压缩变形来吸收撞击动能，利用油液高速流过一个或多个限流孔而产生摩擦热来耗散能量[]。

为了使油气式减震缓冲器具有低伸展压力，有的飞机使用了双腔式减震缓冲器。

双腔式减震缓冲器的支柱带有两个彼此独立的闭室和双动缓冲支柱，如图下图所示。

其主闭室与一般的油气式减震缓冲器相同，另一个副闭室在主活塞内部、浮动副活塞的下面，副闭室内预先充入的气体压力要大于起落架所受最大静载荷。

一旦主活塞行程和载荷超过一个特定值时，主、副气室同时工作，此时减震缓冲器的刚度迅速下降，削弱了载荷峰值，这就降低了通过障碍物时传递到机体结构上的载荷。

双腔式油气减震缓冲器存在维修程序复杂、产生噪声、成本高及结构重量大等缺点，所以其应用并不普遍，仅用于那些需要在起降条件差的土质跑道上使用的军用运输机上，如C-5A飞机的主起落架和前起落架都采用了这种减震缓冲器。

图3-3单腔式油气减震缓冲器图3-4双腔式油气减震缓冲器

3.2.5油液式减震缓冲器

油液（液体弹簧）式减震缓冲器顾名思义是利用液体的可压缩性而将之作为弹性介质，并利用液体的阻尼效应来控制其反行程。

其构造与油气式减震缓冲器基本相同，只是筒腔内只充油液，如图3-5所示。

油液式减震缓冲器结构简单，包括一个外筒、活塞杆、活塞以及高压封盖等。

减震缓冲器运动时推动活塞杆压入外筒内，使液体压缩，从而产生弹性。

在压缩行程，液体通过中央的弹簧阀（也称定压活门）及活塞上的小喷孔自上而下流动，在受压吸能的同时耗散部分能量。

在伸展行程，弹簧阀关闭，限制液体只能从小喷孔回流，这样一方面可以耗散更多能量，另一方面可以延缓活塞杆的运动速度，得到阻尼效应。

弹簧阀可使减震缓冲器在高、低不同的动载作用下具有不同的弹性特性，这一点对于前三点式起落架特别重要。

因为在着陆时，为了避免传给机体结构的载荷超过最大容许值，需要较软的缓冲器；而在滑跑时，为了防止前起落架发生缓慢的俯仰运动，又需要较硬的缓冲器。

滑跑时，缓冲器限流孔处的液体流速很小，因此活塞两边的压力差也很小（压力正比于速度的平方），不足以打开弹簧阀，所以飞机滑跑时液体只能通过小喷孔流动，从而使缓冲器变得很硬；着陆时，缓冲器限流孔处的液体流速较大，因此活塞两边的压力差逐渐增大，直到超过弹簧的阻力，于是阀门打开，液体还可以通过阀门流动，从而使缓冲器变软[]。

应用实践表明，各种型式的起落架都可以运用油液式减震缓冲器，目前在各类飞机上都已有应用，特别是在一些战斗机上，如米格-23、F-104和加拿大的CF-100等。

油液式减震缓冲器的结构简单，尺寸小，效率较高（约为75%-90%），可靠性也较高。

在工作能力相同时，油液式减震缓冲器与油气式减震缓冲器相比，其横截面尺寸约只有油气式的1/4-1/3，重量也只有1/4左右。

但由于其内部液压高（内压可达350MPa以上），密封较困难，需要高压密封装置；低温时由于液体容积的变化会使其性能变差；机械摩擦力和黏滑运功大，维护工作量大等缺点，因此限制了其应用。

图3-5油液式减震缓冲器

4起落架减震缓冲器的常见故障

飞机在起飞、降落、滑跑或装卸时，由于操作不当或者环境影响，或多或少都会对起落架减震缓冲装置造成一定的损伤，在一定的损伤范围内，则可以继续使用，若损伤达到一定程度，则需要更换。

常见的故障有裂纹、缺口、断裂、变形、漏气或渗油以及因为液压油本身问题导致的故障。

4.1裂纹

起落架减震缓冲装置在起飞或者降落的过程中，由于长时间受力的作用，而产生细小裂纹。

这些细小的裂纹随着飞机在起降过程中多次的受力而在不断地扩展。

4.2缺口

飞机在起飞降落与地面接触的过程中，不可避免的会有飞起的小石子或者沙砾，当沙砾或小石子与减震缓冲装置接触时，由于接触面积小，很容易在减震缓冲器的腔筒外壁上留下个缺口。

4.3断裂

飞机着陆，起飞和地面移动过程中，起落架减震缓冲装置处于垂直载荷、水平载荷和侧向载荷等复杂应力环境，在此环境中由于长时间受力的作用，而产生细小裂纹，这些细小裂纹随着受力的多次循环而不断的扩展最终导致断裂。

4.4变形

起落架减震缓冲装置的变形，是由于飞机降落时速度过快或者降落时重量过大，导致飞机主轮直接砸到地面上，由于减震缓冲装置无法承受一瞬间整机撞击地面的力量导致变形。

4.5漏气或渗油

起落架减震缓冲装置在使用过程中，由于使用环境影响或者人员操作不当导致减震缓冲装置失去了密封性，从而产生漏气或者渗油现象。

4.6液压油本身问题

在起落架减震缓冲装置的使用或者维护过程中液压油收到了污染，可能有水分混入了液压油中；又或者液压油本身的质量不合格。

5起落架减震缓冲器常见故障的维修与预防

5.1故障检测方法

故障的检测方法有：

目测法、无损探伤、磁粉检测。

目测法：

飞机的整体结构很简单，大多数飞机操作系统由硬杆或钢缆和滑轮组成，相应的维护相对简单和原始这时候很少有设备能够检测到飞机轴承结构或部件的损坏。

他们中的大多数人将目视检查作为主要方法。

测试结果的准确性和可靠性取决于负责人员的技能熟练程度和工作经验，目测法是一种简单易行的检测方法。

无损探伤：

无损检测是通过使用材料的声音，光，磁力和电力来检测被检测到的对象是否存在缺陷或不均匀性，而不会影响被检测到的对象的性能。

无损检测有以下特点：

顾名思义，在被检测对象正在进行检测的时候无损检测方法不会对其产生任何的破坏和影响。

无损检测不会影响测试对象的性能。

因此，无损检测不仅可以用于对原材料的检测，也可以用于对生产过程中的对象进行检测，还可以检查正在运行的设备。

磁粉检测：

磁粉检测是一种检测铁磁材料缺陷的方法。

当工件被磁化并且表面上存在缺陷时，由于形成了磁场，因此磁粉将指示缺陷的形状和位置，从而确定存在缺陷。

磁性颗粒检测操作仪，简单易操作，检测速度快。

它可用于在铁磁镍，碳钢和某些合金钢的探伤。

它适用于检查薄表面上的裂纹，但很难发现隐藏在在焊缝后面的缺陷。

5.2维修方案分析

（1）对于裂纹和缺口这类故障的维修

1）在检查出有裂纹或者缺口时，若是裂纹和缺口过于微小且对减震缓冲装置的正常工作无影响，可以在该裂纹或者缺口上做个记号并无需当场维修或者跟换部件。

2）若是裂纹或者缺口会稍微影响减震缓冲装置的性能时则需要对其进行维修处理，在航空维修中，对于这种裂纹的故障，一般采用焊接的方式来维修。

焊接：

焊接分为熔焊、压焊，钎焊。

对于这种裂纹的故障我们一般采用熔焊中的电弧焊（手工电弧焊，氩弧焊）。

手工电弧焊：

手工电弧焊简称弧焊，它是航空焊接修复中用得最多的焊接方法。

它利用电弧作为热源熔化金属，然后冷却结晶形成焊接接头。

其主要用于低合金高强钢制各种受力件，如起落架、气瓶、作功筒、支柱的环形焊缝。

钨极氩弧焊：

氩弧焊是一种在焊接过程中使用惰性气体来严密保护焊接零件的一种方法。

其中适合航空维修工作是钨极氩弧焊。

其特点有：

①电弧稳定，保护效果最好，焊缝质量好：

②电极是钨电极，容易控制熔池温度：

③交直流都可以，可以焊接各种金属与合金：

④对焊接前清洗要求严格。

其主要用于焊接不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金、铜合金、钛合金及钼、钽等合金制件，应用最广。

3）若是裂纹或者缺口过大，能够直接对减震缓冲装置的正常工作产生较大影响的时候，应该立刻对该损伤的部件进行更换处理以确保航空安全。

（2）对于漏气或者渗油这类故障的维修

1）若是怀疑减震缓冲装置有漏气现象的话有一个很好用的方法，就是在空气活门组件上涂上一些添加了洗洁精的水并观察有无气泡产生，若是有气泡则表示空气活门组件的密封有故障，这时候