1、135第二十四届（2008）全国直升机年会论文一起小羚羊直升机液压系统故障分析与改进建议李洪涛（61267部队）摘 要：本文简要介绍了小羚羊直升机液压系统工作原理，有针对性提出操纵系统典型故障现象，详细分析了导致故障产生的原因，总结出预防故障措施，大胆提出改进建议，对今后预防和排除类似故障起到积极作用，保证该机的相关技术性能。关键词：周期变距杆；蓄压器；电磁活门；伺服机构直升机液压系统工作时产生高压油液，通过管路和部附件提供给操纵系统，实现助力操纵直升机，液压系统与操纵系统紧密关联，液压系统由诸多分离单元组成，每个元件工作性能情况直接影响到对直升机的操纵控制，下面以小羚羊直升机为例，通过一起典
2、型的液压系统故障分析，总结出各种预防措施，并针对故障提出改进建议。1.液压系统工作原理小羚羊直升机液压系统由液压油箱（2升）组件、4个电磁活门、液压泵、调压活门、油滤、4个单向活门、低压警告灯、3个蓄压器（P=15巴）、4个伺服机构（右、左、前、尾）、液压测试电路、伺服断开电路灯组成（如图1）。旋翼旋转使液压系统工作时，液压泵产生的压力由调压活门将其控制在40 +5巴，再经管路分别供给4个伺服机构。当液压系统故障时，可接通伺服断开电门，右、前和左伺服机构上的电磁活门7电路，活门沟通回油路，使伺服机构的压力为零，完全转入人工操纵。1、油箱2、液压泵3、油滤4. 调压活门5. 低压指示灯6、7、电
3、磁活门8、蓄压器9、伺服断开电门10、液压测试电门图 1 液压系统原理136液压测试的目的是当液压动力失效时，以及检查蓄压器和低压告警装置是否正常。地面直升机旋翼旋转使液压系统产生正常压力的情况下，接通液压测试电门，人为制造一起液压系统压力下降故障，当“HYD”液压电门放在测试位置时的电磁活门6打开，液压油电磁活门6又直接流回油箱，液压动力系统压力下降到零，“HYDR”低压警告灯亮，供伺服操纵装置应用的液压靠蓄压器提供，此时飞行人员应不费力活动周期变距杆，直到蓄压器能量释放完毕后感觉费力时再断开液压测试电门，否则系统就不正常。2.故障现象某部一架小羚羊直升机在地面试车做液压测试时，当操作人员接
4、通机上操纵台的液压测试电门，操纵周期变距杆释放蓄压器的储存能量时，突然出现周期变距杆自动向左侧偏移，起初周期变距杆的操纵人员力图将其恢复，但保持不住，一分钟之后才能够将驾驶杆拉回中立位置。如果当直升机飞行过程中出现该故障，如果飞行人员处置不好，将会严重影响飞行安全。3.故障排除过程由于液压系统的结构复杂，系统部附件既多又分散，电气和机械部件相互联系和影响，当液压系统发生故障时，不易查找出故障的部位。针对液压测试时出现周期变距杆自行左偏的故障，操作人员怀疑可能是自动驾驶仪不正常，所以断开自动驾驶仪，重新进行液压测试，但故障依就，由此可以排除自动驾驶仪等故障，判断该故障可能在液压系统。周期变距杆自
5、行左偏的故障直接表现在旋翼锥体向左下方倾斜，说明左伺服机构位置相对较低，但系统中每个部附件没有发现有损坏和裂纹现象，导管也没有发现渗漏等，从而分析导致左伺服机构位置低的主要原因可能有两个：一是，操纵系统机械传动装置有关调整位置自行改变，最终导致左伺服机构位置低。二是，蓄压器管路压力不正常，而影响其压力不正常的部件有蓄压器、电磁活门7、单向活门等。首先检查操纵系统机械传动装置正常位置，将所有操纵杆处于中立位置，通过测量自动倾斜器上三根变距拉杆调整处长度正常，检查周期变距杆和各操纵拉杆的有关调整位置也正常，再检查伺服机构的有关部位也未发现异常现象，由此判断故障不在操纵系统机械传动装置上，故障应该出
6、现在蓄压器管路上。接着检查导致蓄压器管路压力不正常的原因，分别用专用气压表检查三个伺服机构蓄压器压力平均为15巴，气压参数是在正常范围内，没有出现压力不均的现象；然137后通过检查左伺服机构管路中的单向活门也正常；最后将故障锁定在左伺服机构的电磁活门上，用三用表检查电磁活门直流供电为24V ，是正常的，在通电情况下接通液压测试开关，通过倾听三个电磁活门开启和闭合的声音也未觉得异常，再将电磁活门从管路中拆下来，经过对其分解检查，发现电磁活门控制阀油路密封处不够严密，将左伺服机构的电磁活门更换新品，重新装机后进行开车试验一切正常，故障排除。4.故障原因 由于左伺服机构的电磁活门控制阀密封不严，使三
7、个蓄压器管路压力不均衡，左侧蓄压器释放压力油液过快释放，右侧的压力还没释放完，因此当接通液压测试电门时，右侧蓄压器通过氮气膨胀向液压油释放的能量大于左侧，使右侧伺服机构液压管路压力明显大于左侧，从而造成左伺服机构活塞杆的伸出量小于右侧，导致左伺服机构位置相对低，旋翼锥体向左下方偏，同时，伺服机构上的不平衡力矩经操纵系统的机械传动杆反馈给周期变距杆，表现为周期变距杆自行往左偏。由于液压系统电磁活门等部附件的工作时间和日历期限没有超出寿命范围，以上故障现象说明左电磁活门存在质量问题，频繁操作液压测试电门进行液压实验，受高温、高压、振动等工作环境的影响，加速了使电磁活门油路控制阀失去密封性可能性，导
8、致该电磁活门故障的发生。5.预防措施（1）按照规定要求定期进行地面液压测试，有关操作人员要始终控制好周期变距杆，接通液压测试电门或活动周期变距杆时动作要柔和，要注意观察液压系统各种警告灯、仪表和操纵系统是否异常，如有问题则立即关闭电门，不要频繁开关液压测试电门。（2）日常维护工作中，要注意观察电磁活门的安装是否松动、划伤、裂纹，是否存在渗油等异常现象，其电路连接导线和插头是否破损火松动，各种保险是否完好。（3）工作需要拆动电磁活门部件时，拆卸和安装步骤要正确无误，要防止碰坏其相关零部件，要用滑油润滑密封垫圈，不得继续使用一次性垫圈，安装时要特别注意检查控制阀的密封性。（4）在对该机型机体T1或
9、C1类以上定检时，维护人员要重点对电磁活门部件工作性能进行一次全面检查。（5）严格监控好液压系统电磁活门工作时间和日历期限，严禁超出寿命期限使用。（6）对相关工作人员进行特情处置培训。如果直升机在空中飞行的情况下，液压系统出现故障，导致液压压力低于允许值，当某电磁活门等部附件出现以上类似故障，138导致蓄压器管路压力不平衡时，飞行人员应立即接通伺服断开电门，转入人工操纵，避免故障现象影响操纵系统，导致直升机自行偏转失控等，防止可能造成事故。6.改进建议通过介绍液压系统的工作原理和故障分析，可知由于液压系统各种部附件结构比较复杂，部附件之间相互联系、相互影响。液压系统正常工作时额定压力可达到40
10、巴，产生高温、高压的压力油液，对部附件各种性能有着较高的要求，维护工作中稍有不甚容易产生故障。液压管路中的液压压力又不易测量，对于当液压系统所出现故障时排除就比较困难，液压系统所出现故障的影响也比较敏感。针对以上故障现象，能够及时有效发现和排除故障，避免浪费不必要的排故精力，杜绝导致出现事故的可能性，建议对液压系统有关部位进行改进，改进方案应充分考虑到不能影响原液压系统的正常工作，改进方案又不能复杂等，其改进方案如下。方案一（如图2）：首先，分别在三个伺服机构电磁活门7与其相对应蓄压器之间管路中加装一个压力微动开关，微动开关的接通靠由管路压力油液控制，再在驾驶舱操作台控制面板上加装三个LED有
11、色指示灯，指示灯的直流供电应经过液压测试电门后引出，压力微动开关则控制LED指示灯供电的接通与断开。当直升机地面液压测试时，在测试电门接通的条件下，蓄压器释放能量，管路压力控制微动开关接通三个LED指示灯电路，指示灯燃亮。随着能量的释放当压力降低到一定程度时，指示灯熄灭。如果在测试过程中，某个电磁活门控制阀存在不密封故障，则由于故障管路压力低，经微动开关控制，其指示灯熄灭就相对较早，可及时明显地判断出故障部位，排除操纵系统或自动驾驶仪等其他系统和部附件产生故障的可能性。由于整个所加装的装置体积可以做的非常小，占用的空间就非常少，加装工作应该比较简单；所加装电路耗电甚微，不会影响原液压测试电路正
12、常工作；液压测试时，蓄压器单向活门微动开关或传感器指示灯或三针表伺服机构电磁活门测试电门图 2 改进方案原理139通过指示灯的显示，还可间接检查蓄压器内氮气压力是否正常等；加装的电路是当液压测试电门在接通后才投入工作的，平时也不会浪费电能。方案二（如图2）：条件比较允许时，还可分别在三个伺服机构电磁活门7与其相对应蓄压器之间管路中加各装一个压力传感器，传感器感受管路中液压压力，再在驾驶舱操作台控制面板上加装一个电动三针压力表，每个传感器对应三针表的指针和相应刻度值，电动压力表的直流供电应也经过液压测试电门后引出，传感器所感受的压力通过三针压力来显示。当直升机地面液压测试时，在测试电门接通的条件下，蓄压器释放能量，管路压力大小通过三针压力显示出来。如果在测试过程中存在某个电磁活门控制阀密封等故障，则由于故障管路压力低，经三针压力表显示的数值大小，更能明显判断出故障的部位。相对方案一，该改进方案所加装的装置稍有复杂，但其作用更明显一些。参 考 文 献 1 总参陆航局装备部.小羚羊直升机构造讲义.北京，2006 2 总参陆航局装备部.小羚羊直升机维护规程.北京，1996液压系统工作原理图
