飞机刹车系统防滑刹车压力低故障分析

飞机刹车系统防滑刹车压力低故障分析

任欣浩

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西西安   710089 

摘要：针对飞机防滑刹车自检过程中出现的防滑刹车压力低故障，通过故障现象的研究，结合故障树排查和机理分析，确定原因是电液压力伺服阀压力管路存在杂质导致活塞卡滞，产生故障现象，对伺服阀装配及试验工艺进行改进，有效解决防滑刹车压力低故障。

关键词：防滑刹车  电液压力伺服阀

一、引言

飞机防滑刹车系统设计目的是防止飞机在刹车过程中爆胎、减少轮胎磨损以及保证飞机的起飞着陆安全，在飞机起飞和着陆过程中起着极其重要的作用。因此，为排除防滑刹车压力低故障，需对系统中重要部件，电液压力伺服阀内部结构进行研究和排查，寻找故障发生的原因，制定针对性改进措施，进一步提高防滑刹车系统的可靠性。

二、电液压力伺服阀工作原理简介

伺服阀的原理图如图 1所示。系统供油流入伺服阀，经伺服阀进口油滤过滤后，分成两路，分别流入伺服阀的左、右两部分。

以右侧部分为例，流入右侧的液压油一部分经右力矩马达油滤过滤后，分别沿两条油路流入两个节流孔，降压后，一路流到阀芯两侧的环形面。另一路流入喷嘴，经喷嘴与挡板的间隙节流后，流经电磁活门，沿回油路流回油箱。流入右阀的另一部分工作液，进入滑阀副的供油腔。阀芯内部的油路孔使供油腔始终与阀芯弹簧腔连通。

图1 伺服阀原理图

三、故障排查及分析

（一）故障现象

在飞机进行地面防滑刹车检查时发现：电液压力伺服阀右腔压力正常，左腔压力低,所以将防滑刹车压力低故障的原因初步定位为电液伺服阀出现故障。

（二）故障件复查情况

1.分解检查

对伺服阀分解检查，伺服阀油滤外表和内腔，有少量目视可见的固体颗粒物。

2.尺寸测量

为了了解伺服阀的滑阀组件的配合情况，对该滑阀副上的几处配合间隙进行了复查测量。配合间隙符合图样技术要求。

（三）故障树分析

根据伺服阀的结构原理，能够造成伺服阀“防滑刹车压力低”的故障因素有下列故障树底事件。

下面对底事件逐一分析：

X-1 :伺服阀进油压力低。伺服阀由左右两套滑阀和两套力矩马达集成设计而成，左右两个阀共用一个进油口，因此，如果进油压力低，左右刹车腔的压力会同时降低。伺服阀故障件的实际情况是：右腔压力正常，左腔压力偶尔出现了几次低压现象，说明“伺服阀进油压力低”因素可以排除。

X-2: 阀芯阀套等零件的尺寸误差或形位误差大，阀芯运动不灵活。伺服阀的阀芯上有三处外圆面，与小衬套1、小衬套2、阀套内孔形成多处同轴配合，如果间隙很小或者同轴度误差大，有可能使阀芯在某个位置处卡住。经工艺复查，阀芯、阀套、小衬套零件上的同轴面，用专用工装和专用机床加工，零件的同轴度符合图样要求；各个零件的配合间隙也符合图样要求。为了复查各个零件的装配配合情况，对伺服阀的左侧滑阀组件进行了运动灵活性检查，多次检查了阀芯在全行程上的运动灵活性，灵活性良好。说明“阀芯阀套等零件的尺寸误差或形位误差大，阀芯运动不灵活”的因素可以排除。

X-3:进油口油液污染。油液的污染度对伺服阀能否正常工作影响较大。尽管伺服阀的进油口装有油滤，但当有较多数量的微粒进入伺服阀之后，仍会明显影响伺服阀的性能。进油口的油液污染度达到飞机的要求，有利于伺服阀具有较高的工作可靠性，“进油口油液污染”因素对伺服阀故障模式的影响可以完全排除。

X-4刹车口油液污染。伺服阀的刹车口通过一段油管连接到机轮的刹车活塞处。均布于圆周上的各个刹车活塞通过内部交叉油路互相连通。从伺服阀到刹车活塞，是一段盲腔油路，机轮刹车工作时，刹车运动磨损和内部液流往复冲刷出来的颗粒物沉积在这一段容腔里。这些污染颗粒会从伺服阀的刹车口反向流入到伺服阀内部，影响伺服阀滑阀的灵活性，使伺服阀的滞环增大，或使阀芯在某次工作过程中卡住，表现出“防滑刹车压力低”故障。因此，“刹车口油液污染”因素不能排除。

X-5:滑阀组件污染。经复查伺服阀装配调试工艺规程和检验记录，对滑阀组件上各孔口和相交处均进行了清晰的图示表明，并有明确的检验要求，伺服阀都进行了认真的装配前清洗和检查。仔细的清洗、检查能够有效地提高伺服阀的工作可靠性，但是由于这些零件在后期使用过程中，还有可能有微量的颗粒污染物产生，影响阀芯运动灵活性。故也不能完全排除“滑阀组件污染”因素的影响。

X-6: 力矩马达组件污染。经复查伺服阀力矩马达组件调试工艺规程和检验记录，对组件中各零件的超声波清洗、煤油冲洗、汽油清洗、内窥镜检查等都有详细的要求，力矩马达组件进行了认真的装配前清洗和检查。仔细的清洗、检查能够有效地提高伺服阀的工作可靠性，但是由于这些零件结构的工作间隙比较小,后期使用过程中，还有可能有微量的颗粒污染物产生，或者少量聚集在活动间隙里，使伺服阀的先导控制压力特性变化。故不能完全排除“力矩马达组件污染”因素的影响。

四、故障机理

“刹车口油液污染”机理：按伺服阀的工作原理，刹车压力升高时，伺服阀的进油油路和刹车油口逐渐沟通，压力油通过伺服阀的滑阀组件流入到刹车管路中；刹车压力降为最低时，刹车管路中的油液从刹车口返回到伺服阀的内部，通过伺服阀的滑阀组件，流到伺服阀的回油管嘴，再流到机上回油管路。刹车机构内部的污染物颗粒会在往复液流的作用下逐渐流入到伺服阀的滑阀组件内部，如果固体颗粒物较多，就会使阀芯出现卡涩或偶发出现卡住现象。

“滑阀组件污染”机理：滑阀组件配合间隙小，加工精度高。各油口和控制边没有彻底清理干净的微小毛刺，在工作一段时间之后会脱落下来，卡在滑阀副的运动间隙中，使阀芯出现卡涩或偶发出现卡住现象。

“力矩马达组件污染”机理：力矩马达组件中，最小控制间隙在喷嘴挡板位置处。为了保证此控制间隙可靠工作，在组件中装有名义孔径约0.015mm的油滤。从油滤到喷嘴挡板之间的这段油路中，如果存在没有彻底清理干净的，较大的颗粒物脱落下来，卡在喷嘴挡板的间隙里，轻微堵塞时，会使伺服阀阀芯端面的控制压力发生变化，刹车特性曲线偏移，导致伺服阀的死区电流或者松刹电流超差；较严重堵塞时，会出现“防滑刹车压力低”故障。经过伺服阀通电工作循环后，这种污染模式的污染物多数情况下不能冲走，使伺服阀的“刹车特性曲线偏移”故障现象能够在后期的测试中得以复现。

五、故障定位

通过对伺服阀的工作机能和系统中的工作环境分析，电液压力伺服阀“防滑刹车压力低”的故障原因：

伺服阀是由于位于滑阀组件部位的污染物，使阀芯出现的偶发卡滞故障。力矩马达内部受到污染之后，伺服阀的刹车特性曲线偏移，使伺服阀的性能超出技术要求。污染物来源于伺服阀内部或外部。