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1、飞机起落架液压系统摘 要 飞机起落架液压系统是飞机的一个至关重要的组成部分，在飞机着陆及地面滑跑过程中起着举足轻重的作用。近年来，随着飞机制造技术的提高，飞机的安全性也得到更好的保障，但是仍然还是有飞机失事，对人民的人身安全和财产造成不小的损失，据统计，飞机失事有百分之三十的概率低由飞机起落架出故障而引起的。为了不断增强飞机起落架系统的可靠性、安全性和有效性，保证飞机的正常飞行，因此必须对飞机起落架液压系统出现的故障及时排除和维护。 本论文通过飞机起落架液压系统的基础知识，以西门诺尔飞机起落架液压收放系统故障为例，根据近三年来的起落架液压系统的故障的统计，进一步的了解飞机起落架的液压系统的使用

2、维护中出现的各类起落架系统故障，按照系统各组成部分对其分类，详细分析故障原因和排故方法，并给出故障原因分布表以及该系统的检查重点。关键词：液压系统 起落架故障 目 录引 言.3第一章绪论4第二章起落架工作原理.5 21飞机起落架收放系统.5 211飞机起落架液压收放系统的主要组成部件.5 212飞机起落架液压收放系统的工作过程6 213飞机起落架应急放气起落架的液压机械开锁式工作原理6 22飞机起落架典型的机械液压式前轮转弯系统.8 23飞机起落架液压动力刹车系统.l1 231液压动力刹车系统的部件l1 232飞机起落架液压动力刹车系统的工作情况l3第三章 飞机起落架故障原因分析和排除.15第

3、四章 飞机起落架液压系统故障及排除的案例.l7 41西门诺尔飞机起落架液压系统组成l6 42西门诺尔飞机起落架液压系统工作原理.17 43西门诺尔飞机起落架液压系统的故障.17 431故障统计.17 432故障分类分析和排故17 433故障统计分析.17总结.20谢辞.21参考文献.22引 言起落架系统作为飞机的重要组成部分，直接关系着飞机着陆安全。该系统的故障绝大多数是起飞、着陆、飞行前后机组与维修人员发现的问题。其中少数故障直接影响飞行安全导致重要事件：如冲出跑道、中断起飞、严重损伤、收不上与接地收起等重要事件可能导致事故征候或事故。影响航班F点则为不正常飞行，未导致不正常飞行与重要事件的

4、则为一般故障。根据波音公司提供的资料：l9961999年世界各地波音系列飞机因起落架系统原因引起的事故与征候分别占总数的152、l7、l67、l68。空客公司l996年提供的不完全统计中，起落架系统故障导致的事故与征候占总数的121。因此，对于飞机起落架的各类故障需要引起更多重视。第一章绪论 飞机上以油液为工作介质，靠油压驱动执行机构完成特定操纵动作的整套装置。为保证液压系统工作可靠，特别是提高飞行操纵系统的液压动力源的可靠性，现代飞机上大多装有两套(或多套)相互独立的液压系统。它们分别称为公用液压系统和助力(操纵)液压系统。公用液压系统用于起落架、襟翼和减速板的收放，前轮转弯操纵，驱动风挡雨

5、刷和燃油泵的液压马达等；同时还用于驱动部分副翼、升降舵(或全动平尾)和方向舵的助力器。助力液压系统仅用于驱动上述飞行操纵系统的助力器和阻尼舵机等，助力液压系统本身也可包含两套独立的液压系统。为进一步提高液压系统的可靠性，系统中还并联有应急电动油泵和风动泵，当飞机发动机发生故障使液压系统失去能源时，可由应急电动油泵或伸出应急风动泵使液压系统继续工作。 液压系统通常由以下部分组成：供压部分：包括主油泵、应急油泵和蓄能器等，主油泵装在飞机发动机的传动机匣上，由发动机带动。蓄能器用于保持整个系统工作平稳。执行部分：包括作动筒、液压马达和助力器等。通过它们将油液的压力能转换为机械能。控制部分：用于控制系

6、统中的油液流量、压力和执行元件的运动方向，包括压力阀、流量阀、方向阀和伺服阀等。辅助部分：保证系统正常工作的环境条件，指示工作状态所需的元件，包括油箱、导管、油滤、压力表和散热器等。液压系统具有以下优点：单位功率重量小、系统传输效率高、安装简便灵活、惯性小、动态响应快、控制速度范围宽、油液本身有润滑作用、运动机件不易磨损。它的缺点是油液容易渗漏、不耐燃烧、操纵信号不易综合。与其他机械(如机床、船舶)的液压系统相比，飞机液压系统的特点是动作速度快、工作温度和工作压力高。第二章起落架工作原理 液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，

7、经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。21飞机起落架收放系统 为了减小飞行阻力，以提高飞行速度、增大航程和改善飞行性能，现代飞机的起落架大多可以是可收放的，起落架收放机构通常采用高压液压油作为动力。211飞机起落架液压收放系统的主要组成部件图21、图22所示为波音757飞机右起落架的收放系统图，主要附件有起落架选择活门、收放作动筒、收上锁及放下作动筒、起落架舱门作动筒、主起落架小车定位作动筒及小车定位往复活

8、l、_、液压管路等。图21波音757起落架收放系统起落架选择活门由起落架收放控制手柄作动，其作用是将收放的机械信号转换成液压信号，引导液压油通到起落架收放管路，从而实现起落架的液压收放。 主起落架舱门作动筒的作用是利用液压打开及关闭主起落架舱门，且锁定舱门在关闭位置。舱门打开压力或外部机械传动机构可打开舱门锁。 小车定位往复活门组件的主要作用是将起落架收上或放下管路的压力输逝JJd,车定位作动筒，如图22。图22波音757 I1机主起落架 主起落架小车定位作动筒当增压时，可使主起落架前轮轴升起而倾斜96度，以使起落架顺力收进舱门。当着陆时，作动筒活塞缩入，强迫油液通过释压活门回油，此释压活门在

9、3600PSl释压，3400PSl复位。 主起落架舱门顺序活门的作用是提供顺序控制。此活门由舱门作动筒作动，它有三个位置：”open”、”TRANSIT”、和“CLOSED”。当舱门完全关闭时，此活门在CLOSED位置；当舱门开始打开时，它移动到TRANSIT位置；当舱门完全打开时，它移到OPEN位置。收上锁顺序活门及放下锁顺序活门分别由收上锁放下锁作动筒机构作动，顺序控制起落架舱门以实现起落架的收进和放出。212飞机起落架液压收放系统的工作过程 工作状态：起落架上锁好，起落架舱门关闭，将起落架控制手柄移到“DOWN”位置，选择活门将作左液压系统液压油输送到起落架放下管路，而起落架收上管路通回

10、油。 工作情况：(1)开起落架舱门 起落架放下管路压力输送到起落架舱门顺序活门(WS)、起落架放下锁作动筒的“锁定”端、收上锁顺序活门(US)、放下锁顺序活门(DS)及小车定位作动筒(通过小车定位往复活门)。在起落架收上锁好的状态下，舱门顺序活门(WS)位于“CLOSED”位置，如放下管路压力一DS(15)和US(26)一到起落架舱门作动筒的打开腔；舱门作动筒关闭腔一舱门安全活门一US(53)起落架收上管路一回油，舱门作动筒在两腔压力差作用下开锁并开始打开舱门。 (2)开始起落架上锁舱门开始打开时，舱门顺序活门(WS)移到TRANSIT位置，wS(1H4，3H5)油路沟通，放下管路G)J-ws

11、(36)一到起落架收上锁作动筒的打开腔进行开锁。当收上锁打开后，uS(1H5，36)油路沟通，放下管路压力一DS(15)一到舱门作动筒的打开腔，保持舱门打开压力。此时起落架收起作动筒的放下腔被封闭，以保证先开收上锁，后放起落架。 (3)放起落架并锁好 当舱门完全打开后，舱门顺序活门运行到“OPEN”位置，wS(1H4，5H3H6)油路购内。放下管路压力一WS(35)一到起落架收放作动筒的放出腔，而收上腔-*WS(41)一起落架收上管路，通回油，在起落架收放作动筒两腔压力差的作用下；起落架开始放出，知道起落架放下并锁好。 (4)关起落架舱门当起落架放下并锁好后，油路沟通情况为：DS(1H4，3H

12、5)，US(1H5，3H6)。放下管路压力一DS(1-4)一US(15)一舱门安全活门一到舱门作动筒的关闭腔；而舱门作动筒打开腔一DS(s-3)一起落架收上管路一通回油论，在舱门作动筒两腔压力差的作用下，开始关舱门。当舱门完全关闭后，舱门顺序活门回到“CLOSED”位置。 (5)起落架放下并锁好，起落架舱门关闭。 图23波音757飞机起落架收放系统框图213飞机起落架应急放气起落架的液压机械开锁式工作原理图24所示为电动助力应急放起落架系统，它由应急放起落架控制电门控制。当将应急电门作动到“放下”位置时，电力供往电作动器，电作动器带动扭力周转动，通过扇形盘及机械连杆，将动力输送到前及左、右主起

13、落架，打开起落架舱门及收上锁，使其在重力及气动力作用下自由放好并锁好。有些飞机则不能单靠重力和空气动力完成起落架应急放下动作的，它需要利用液压或者压缩空气提供必要的压力到应急丌锁作动筒，利用液压应急打开舱门和起落架收上锁。应急放起落架的形式主要有：1机械丌锁，重力(或气动力)放下；2动力(电动、液压、气压)开锁，重力(或气动力)放下；3动力开锁，动力放下。22飞机起落架典型的机械液压式前轮转弯系统现代民航客机的前轮转弯系统大多采用机械液压伺服系统，而对于某些电传飞机，则采用伺服系统。如图25所示，前轮转弯作动筒铰接于转弯作动筒固定板上，固定板则固定于缓冲支柱的外筒上。转弯环也安装于缓冲支柱外筒

14、上，它可以相对于外筒转动。前轮转弯作动筒的活塞杆端头铰接于转弯环上，上防扭臂铰接于转弯环上，同时上防扭臂又与下访扭臂铰接，下防扭臂铰接于缓冲支柱内筒上。当转弯作动筒的活塞杆推动转弯环转动时，转弯环通过上下防扭臂带动缓冲支柱简内筒转动，从而带动前轮转动。图25前轮转弯系统组成部件 前轮转弯动力的传递路径；缓冲支柱一转弯动作筒活塞一转弯动作筒外筒一转弯环一上部防扭臂一下部防扭臂一缓冲支柱内筒一前轮。 现代飞机的前轮转弯系统一般只有两个前轮转弯作动筒，通常安装于6订起落架缓冲支柱外筒的前端，在小角度的范围内采用推拉的作动方式，即在做东6可轮转弯时，一个作动筒推，而另一个作动筒拉动转弯环转动，从而带动

15、前轮转弯。 机械液压式前轮转弯系统由前轮转弯手轮(手柄)和脚蹬、转弯计量活门、传动机构、转弯作动筒、空地感应机构、自动定中机构。超压活门、拖行卸压(旁通)活门等组成。如图26、27所示，当操作前轮转弯手轮或方向舵脚蹬时，通过钢索、鼓轮、滑轮将信号传递到转弯输入摇臂，输入要逼得转动做东计量活门的滑阀(或称机械液压伺服活门)移动。滑阀的移动使得压力油供往前轮转弯管路(左转弯管路或右转弯管路)，直到前轮转弯作动筒。转弯作动筒的一个工作腔通压力油，同时另一腔通回油，三级转弯作动筒的活塞杆伸出(或缩入)，推动转弯环转动，从而带动前轮转动。传动钢索的另一端固定于转弯环上的一个钢索鼓轮上，当自仃轮转动时，此

16、钢索鼓轮带动钢索运动，以提供反馈信号。图27 典型机械液压式前轮转弯系统组成 初始状态，前轮转弯计量和活门在中立位置。当左轮自仃轮转弯手轮时，A钢索被拉紧，同时8钢索放松(钢索相对于鼓轮不滑动)，使前轮转弯输入摇臂绕支点你是F方向转动，滑阀(伺服活门)向右移动，偏离原来的中立位置，打开油路，左转弯管路通压力油，而右转弯管路通回油(图27)。前轮转弯作动筒左作动筒的前腔通压力油，后腔通回油，左作动筒的活塞杆向后伸出，即向后推动转弯环；而有作动筒的后腔通压力油，前腔通回油，右作动筒的活塞杆缩入，即向前拉动转弯环；而有作动筒的后腔通压力油，前腔通回油，右作动筒的活塞杆缩入，即向前拉动转弯环。即一个作

17、动筒。推，另一个作动筒“拉，作动转弯环向左偏转，带动前轮你向左转弯。随着前轮向左偏转，固定于转弯环上的反馈鼓轮随前轮转弯(逆时针方向转动)，使C段钢索放松，同时D段钢索拉紧。23飞机起落架液压动力刹车系统 动力刹车控制系统用于需要大量油液进行刹车的飞机上。现代大中型民航客机大多采用此种形式。在动力刹车系统中，飞机主液压系统通常作为刹车的动力源。231液压动力刹车系统的部件液压动力刹车系统的主要组成部件：一刹车脚蹬输入(图28)图28刹车控制机构一停留刹车手柄一刹车计量活门(动力刹车控制活门)图29典型动力刹车计量活门工作过程一防泄控肯0活门一自动刹车控制组件一刹车蓄压器一液压保险一液压活门一液

18、压往复活门一单向器一停留刹车回油活门一液压选择活门不同飞机的刹车系统组成部件会有所不同，这里只是分析典型飞机刹车系统。232飞机起落架液压动力刹车系统的工作情况 刹车方式：1人工刹车2自动刹车3停留刹车4空中刹车刹车压力源：两个来自飞机液压源系统，另一个来刹车蓄压器。有些飞机上还有应急压力源。图2.10典型动力刹车系统 人工刹车 人工刹车指驾驶员通过刹车踏板而进行的刹车，通常包括正常刹车、备用刹车和蓄压刹车。 (1)正常刹车 如果8液压员工压正常，当刹车踏板时，B液压的压力一正常刹车计量活门一自动刹车往复活门一正常防滞活门一液压保险一刹车往复活门-杀lJ车作动筒一，利用8液压源压力进行正常刹车

19、 (2)备用刹车 如果8液压源压力低于某一直，备用刹车选择活门将A液压源的压力供往刹车剂量活门，当踩刹车踏板时，A液压源的压力一备用刹车剂量或门一备用防滞活门一液压保险一刹车往复活门一刹车作动筒，利用A液压源压力进行设备用刹车。 (3)蓄压器刹车 如果A和B液压源都低压，蓄压器隔离活门打丌，当踩刹车踏板时，蓄压器压力一正常刹车计量活门一自动刹车往复活门一刹车作动筒，用蓄压器压力进行刹车。 (4)自动刹车自动刹车指不需要驾驶员踩刹车踏板，自动刹车压力控制调节刹车压力，通过自动刹车往复活门接入正常刹车系统。刹车控制组件接受B液压源的压力，可将调节好的压力输送到自动刹车往复活门一正常防滞活门一刹车作

20、动简。(5)空中刹车 空中刹车指为使机轮在收进轮舱之前使其停止转动而进行的刹车。主起落架的空中刹车借助于备用刹车系统。当飞机离地，收起落架放手柄置于“收上”位置，在起落架收进过程中，起落架收上管路的压力作动备用刹车计量活门(有些飞机通过起落架收进刹车作动筒)，同时将收上管路的压力通过备用刹车计量活门、备用防滞活门、液压保险。往复活门最后输送到刹车作动筒进行阻止机轮转动的刹车第三章 飞机起落架故障原因分析和排除 (1)前、主起落架 该部分主要是机械机构，故障主要集中在位置电门、轮胎、减震支柱3个方面。在某次起落架收放测试中，当操纵放下起落架后发现仪表板上右主轮指示灯没有F常点亮。首先交换左右主轮

21、指示灯后右主轮指示灯仍然不亮，排除灯泡的原因，然后检查灯线路，没有发现短路和短路的现象，但测量线路电压均为0，判断可能信号源有问题。查找到右主轮放下电门，发现该电门卡阻严重，不能正常闭合。更换该电门后指示灯指示正常。在某次工作中，飞行人员反映飞机在着陆过程中前起落架有明显振动，维修人员检查发现起落架支柱完好，而前轮左右两边磨损程度有较大差别即有偏磨现象，同时前轮压力为0338 MPa低于规定值0380MPa。更换前轮并充满规定压力的氮气后振动消除。 (2)液压系统 液压系统是动力系统，相对其他两个组成部分来说其故障率更高。主要有液压电机故障、压力活门失效、管路泄漏等。在某次地面测试工作中，将起

22、落架收上后，液压泵仍然不停止工作，并且电机有噪声。分析该故障可能有几种情况： 液压系统有泄漏，使得压力不能保持，泵始终处于工作状态。 压力电门失效，不能切断电机线路，使得液压泵一直处于工作状态。 液压泵电机故障。首先检查液压系统有无泄漏，发现在油箱输出至管路的接头处有明显油迹，重新更换螺帽拧紧并加入规定量的液压油后测试未见渗漏，但是故障依然存在。然后检查电机，打开电机发现转子上的螺形线圈在转动时有明显卡阻，判断电机噪声就是由于线圈卡阻而产生的。在更换该线圈后故障消除，噪声消失。 在某次地面收放实验中，在收上起落架过程中发生液压泵电机断续工作情况，即经过35次接通、断开过程后起落架才能收上。分析

23、泵电机断续工作的原因是由于管路上的压力电门性能下降或接近失效，造成管路压力还未达到l24069 MPa时，压力电门就关闭并切断电机电路。而此时的管路压力又大于2069069 MPa，压力电门重新闭合接通电机再次工作。在更换收上压力电门后，故障消失。 (3)控制和报警电路 该组成部分要为人提供系统信息，不仅关系着系统安全，还影响着人的判断和操作。其故障主要有指示灯及线路故障和电门故障。在某次飞行过程中，飞行人员反映起落架收上后不安全信号灯时亮时灭。落地后检查分析可能的原因有： 由于起落架收上电fzE作环境恶劣，可能该电门接触不良或者有线路故障。 指示灯线路短路或断路。首先检查起落架收上电门及其线

24、路，电门未见松动，线路没有短路或断路的情况。然后检查指示灯后的电路，发现该灯的接地电阻己松动，造成接触不良，使得指示灯时亮时灭。重新进行焊接后指示灯工作正常。第四章飞机起落架液压系统故障及排除的案例4.1 西门诺尔飞机起落架液压系统组成西门诺尔飞机是美国派珀飞机公司生产的双发活塞式飞机，该机采用6仃三点式液压收放起落架。起落架由可逆的电动泵产生的液压动力操纵。液压收放系统由液压动力组件(液压泵电机和液压油箱)、作动筒和液压导管、自由放下活门、压力电门、释压活门等部分组成，组成结构如图41所示。图4-1 液压收放系统组成结构图4.2西门诺尔飞机起落架液压系统工作原理 当起落架收放选择手柄放收上或

25、放下位时，液压泵电机按顺时针方向或逆时针方向旋转将增压的液压油从一个向或相反方向通过压力管路输送到各个单独的收上或放下作动筒中，推动作动筒活塞运动，使起落架收上或放下。 (1)起落架完全收上并锁好后，当液压系统中压力达到l800psilOOpsi时，液压泵的压力电门将自动断开至泵电机螺形线圈的电路。只有当系统中的压力下降到300psilOOpsi且手柄仍在收上位时，液压泵才再次工作重建系统压力。而当系统中的压力达到3000psi(200300)psi时，释压活门自动接通工作以减轻管路和液压泵的负荷。起落架放下锁好后，放下极限电门接通后断开液压泵电机电路，使电机停止工作 (2)在液压系统或电气系

26、统出现故障时，起落架可以通过拉出应急放下手柄放下以保证安全着陆。当拉出应急放下手柄后，自由放下活门自动释放系统中的压力，起落架在重力作用下自由放下，并在辅助弹簧的作用下锁好。43西门诺尔飞机起落架液压系统的故障431故障统计 在对5架西门诺尔飞机近三年的使用维护中，统计了该机起落架液压收放系统故障共计l8起。这些故障涉及液压泵、作筒、活门、压力电门等各个组成部分，主要故障现象描述如下： 起已完全收上，但液压泵不停止工作； 起落架在收上过程中泵突然止工作 起落架收上特别慢，超过510的F常范围 起落架收起后，液压泵问断工 起落架不能自由落下 液压泵工作时，其断路器跳开 起落架止动部件起作用时，液

27、压泵仍工作432故障分类分析和排故 根据日常使用和维护中遇到的该液压收放系统故障种类和使用的排故方法，将故障原因分为以下三类 (1)系统内漏和外漏 根据系统的结构特点以及日常护的统计发现，易发生内漏的部位是自由放下活门(内部密封胶圈)、作动筒(活塞胶圈)和液压泵内的高压单向活门。而易发生外漏的部位是作动筒密封胶圈和液压软管折断或损伤。系统发生内漏或者外漏的典型故障有起落架收上到位后，泵电机不停止工作或断续工作；收上或放下时问过长超过规定的5lOs等。这是由于系统内漏或外漏造成管路内的压力不能保持，当压力电门感受到压力下降后，不断接通液压泵电机电路，使得电机频繁工作， 长时间这样工作还会造成电机

28、损坏。通常的排故方法是更换渗漏的部件。例如，在某次起落架地面收放实验中， 当起落架收上到位后，液压泵电机仍然不停止工作。通过检查发现前起落架作动筒的活塞密封胶圈断裂，导致作动筒的收上室和放下室发生串油现象，使得收上室压力不能保持，液压泵电机一直工作。在更换该活塞密封胶圈后，收放恢复F常。 (2)管路气塞 管路气塞是指当管路中存在空气，而系统又不能通过液压油的自身循环排除空气，从而造成管路内液压油不能全流量循环的现象。主要分为收上管路气塞和放下管路气塞，它会造成收放时间过长。当收上管路发生气塞后，起落架收上过程变得缓慢，时问超过规定的510s；故障严重时起落架收不到位，管内压力达不到1800ps

29、ilOOpsi，电机一直工作。放下管路的气塞对放下过程影响不明显，这是因为起落架支柱上的助力弹簧有辅助起落架放下锁好的作用。解决管路气塞关键是要排除管路中的气体，根据不同韵情况可以分为以下两种方法。 -。 a通过液压油箱进行排气。首先拉出应急放下手柄打开自由放下活门，使收上管路和放下管路连通，然后启动液压泵开始工作，实现液压油箱、收上管路和放下管路内油气的循环，使这部分液压油气回流到液压油箱以排出管路中的气体。该方法可以实现自由放下活门到液压泵之间的收上和放下管路的排气，但不能解决作动筒一侧管路的气塞问题。 b通过起落架收放进行排气。实际工作中发现气塞多发生于收上管路，其排气方法是首先分段脱开

30、收上管路的接头，并松丌起落架锁，扳动前起落架到收上位(保持收上位直到连接好脱开的接头，否则立即放下起落架将使更多的空气进入管路)，在收上过程中作动筒被压缩，排出收上管路内的液压油，气泡随之被排出，然后立即接好脱开的接头，再人工扳动前起落架和主起落架使之放下到位，作动筒伸出，这时，液压油箱的清洁液压油进入管路。反复操作几次，可排出管路内的气泡。 (3)活门和压力电门失效 自由放下活门位于前起落架作动筒的两个液压管路(收上和放下管路)之问，当活门不能正常打开时，作动筒两端的液压压力不平衡，使得起落架不能自由落下。该故障主要是由于活门使用疲劳造成，解决方法是更换该活门。压力电门安装在与液压泵安装支架组件相连的十字型接头上，通过检测收上管路压力来控制泵电机通断。其故障分为两种情况。一是作动压力变大，当收上管路压力达到1800psilOOpsi H,1，压力电门还没有切断电机电路，管路压力需要继