论文部分内容阅读
摘要：以DA42型飞机刹车系统为研究对象，对其组成和工作原理进行阐述，统计整理该机型刹车系统所出现的典型故障，并以飞机多次出现的刹车偏磨异常故障为例，从系统的设计和维修等方面进行故障原因分析，给出解决措施，提出预防性使用和维护注意事项。
Abstract： Taking the brake system of the DA42 aircraft as the research object， this paper expounds the composition and working principle， analyzes the typical faults of the brake system， analyzes the abnormal faults for the aircraft appeared multiple single side brake wear to exceed the standard， analyzes the fault cause from the system design and maintenance， gives solutions， and proposes precautions for preventive use and maintenance.
关键词：DA42;刹车系统;故障分析
Key words： DA42;brake system;fault analysis
中图分类号：V227+.7 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）19-0109-02
0 引言
DA42型飞机自2018年被飞院引进后，一直作为飞行训练的中级教练机使用，服役近3年以来，每架飞机每年平均完成2800多个起落，因此刹车系统的可靠性成为每次飞机降落减速的关键[1]，若某侧刹车失效，进而造成飞机操纵困难致使飞机偏冲出跑道，严重威胁飞机安全[2]。因此研究刹车系统故障，制定相应的维修对策，提高刹车系统的可靠性和安全性，对于保障机组的生命安全以及国家财产安全有着极其重要的意义。
1 DA42型飞机刹车系统概述
1.1 基本组成
DA42型飞机刹车系统属主油缸式液压刹车系统，由刹车油箱、刹车作动筒、脚蹬、液压管及刹车组件组成，系统图见图1。飞机左右主机轮刹车装置是独立系统，每个系统有一个刹车油箱，位于副驾驶刹车脚蹬上，油箱与主刹车作动筒直接相连，两个柔性软管将副驾驶刹车脚蹬的刹车作动筒与主驾驶刹车踏板上的主刹车作动筒连接。两个软管将主驾驶员左右主刹车作动筒和停留刹车活门连接。停留刹车活门与每个主机轮刹车钳通过柔性软管连接。机轮刹车钳是标准的克里夫兰件，每个刹车钳内两个活塞推动顶住刹车盘的摩擦片而连接在刹车钳上制动器底板则拉动顶住刹车盘外端面的其它摩擦片，刹车钳可在两个锚销上横向运动。
1.2 刹车操作
通过踩压脚蹬的脚尖刹车踏板，刹车作动筒内液压油从出口软管被推出。刹车钳区域的液压油推动两个活塞，活塞推动机轮刹车盘的压力板。作用在机轮刹车盘上压力板的反作用力迫使刹车钳离开机轮刹车盘。离开刹车盘的刹车钳拉住顶在刹车盘另一侧的刹车钳制动板上摩擦片。于是，刹车盘被夹在摩擦片之间，实现刹车功能。如果卸除方向舵脚蹬的脚尖刹车踏板压力，液压油流回刹车作动筒，刹车钳松开刹车盘，机轮又转动自如[3]。
当踩下两脚尖刹车踏板的同时将停留刹车手柄置于LOCK位置，停留刹车活门将液压油堵在刹车装置内并且机轮保持刹车状态。
2 系统主要故障统计分析
2.1 故障统计
在某训练单位执管的10架DA42型飞机近2年的使用維护中，该型飞机刹车系统故障涉及系统的机械和液压等组成部分，其中既包括一些单因素常规故障，又包括一些多因素复杂故障，主要的故障形式有刹车系统有气、刹车组件活塞渗油、停留刹车故障、消耗性刹车片磨损等，故障统计见图2。
2.2 故障分析
刹车系统最常见的故障为刹车效率低或刹车偏软，其主要的故障原因为刹车系统有气、刹车系统内漏或外漏等。
①刹车管路内渗入了较多空气是导致刹车效率低或刹车偏软最常见的故障原因。刹车系统进入空气的原因可能是刹车系统部件更换后，液压管路排气不彻底，导致液压油中混进了空气，在某些条件下空气就会从油中逸出，产生气泡和形成空穴现象，在压力油的冲击下，这些气泡又很快被击碎，并急剧受到压缩，导致刹车偏软。刹车系统排气通常作为刹车偏软故障排故中的首选排故方式。
②系统外漏主要原因为刹车系统部附件不密封;管路或接头损伤，造成的封严不好。以刹车组件活塞处渗油最为常见。系统外漏故障确认较为简单，通过直接的目视检查油液渗油即可判断。
③系统内漏主要原因为系统部附件内部胶圈破损导致的油液渗漏，以刹车作动筒内部渗漏最为常见。由于飞机起落次数较多，刹车使用较为频繁，主刹车作动筒运动频率高，故其内部的密封圈磨损在所难免。当密封圈破损、扭曲或有油液中有杂质，都会造成内部封严不好，上下游油路沟通，导致刹车压力低或根本建立不起压力。系统内漏的故障件确认起来相对比较困难。测试内漏的方法通常是拆下可能的故障件逐个进行加压测试渗漏，而这种方法耗时、耗力，在航线排故中通常作为最后一种排故方法使用。 3 典型故障实例分析
3.1 故障情况
某飞行日，DA42型B-***1号飞机航后检查发现右刹车组件的刹车片磨损超标，维修人员对刹车片拆卸后检查发现磨损严重，同时在当日进行B-***2号飞机机体200小时定检检查时发现该机右侧刹车片磨损严重，铆钉已磨损，其中一片已出现裂纹，裂纹刹车片最薄位置厚度为1.93mm，低于标准2.54mm。
随后当日对其它飞机进行检查，发现B-***3号飞机和B-***4号飞机的右侧刹车片均存在相同的情况。4架飞机普遍存在的现象是右侧刹车组件的刹车片磨损严重。对4架飞机的飞行时间统计如表1。
截止到发现磨损的时间，4架飞机使用时间较短、起落次数较少，从上述数据初步判断刹车片的磨损异常与飞机的飞行时间和起落次数无直接联系。
再对近两年故障统计图2中的刹车磨损超标情况进行详细分类统计（见图3），近两年中右侧主轮刹车片磨损超标故障占到刹车磨损超标总故障数的61.6%，磨损情况较为异常。
从上述数据可判断右侧刹车片磨损较为异常，但与飞机使用时间长短无关，可能与飞行操纵方面有关系。
3.2 问题分析
经对比分析，PA44-180和Cessna 172R飞机脚蹬下压至刹车作动的的行程相比DA42飞机较长，DA42飞机脚蹬扭力管连接臂转轴短，导致该刹车的作动行程短，反映灵敏，飞行人员在转弯蹬舵时将脚蹬微动下压，导致刹车作动筒推动，不自然的出现轻微带刹车的情况。导致右侧刹车片磨损速率增加的情况有两种：一是DA42飞机螺旋桨均为右旋，飞机地面滑行时会产生飞机机头向左的偏转力，必须通过蹬右舵来修正方向，可能出现蹬舵时右侧带刹车的情况。二是该机在的所在训练机场运行时，地面滑行过程中右转弯较多，可能出现带右侧刹车转弯的情况出现的次數多，加速了刹车片的磨损。
3.3 使用和维护建议
①维修人员在航线和定检时应按照标准严格进行检查，及时进行更换。②DA42飞机刹车片外部目视检查位置存在局限性，某些位置磨损严重且在位检查不易被发现，建议目视检查发现最外侧较薄时，拆卸检查刹车片的内部磨损及铆钉状况。③飞行人员在滑行时应尽量避免出现带刹车的情况发生，尽可能减小刹车过度偏磨的情况。
4 结语
在飞机维修中，由于系统设计复杂，故障并没有明确的指向性，可能的故障源涉及整个系统的一个或多个部件，若盲目地进行换件排故，必然造成时间、人力、航材的浪费，因此需要做好日常故障统计分析和研究，从可能导致系统故障最常见的故障原因入手，由简到繁，提高排故准确性和效率;同时还应关注日常看似正常的消耗性换件但换件频率相对较高的异常情况，由表及里，深入分析，找出问题的症结所在。
参考文献：
[1]王红玲.多支柱多轮系高可靠性飞机刹车系统关键技术研究[D].西安：西北工业大学，2018.
[2]陈海洋，金永尚.飞机刹车系统原理及故障浅析[J].中国科技信息，2018（22）：35-36.
[3]Diamond Aircraft.DA42NG Airplane Maintenance Manual[Z]. 2018.
Abstract： Taking the brake system of the DA42 aircraft as the research object， this paper expounds the composition and working principle， analyzes the typical faults of the brake system， analyzes the abnormal faults for the aircraft appeared multiple single side brake wear to exceed the standard， analyzes the fault cause from the system design and maintenance， gives solutions， and proposes precautions for preventive use and maintenance.
关键词：DA42;刹车系统;故障分析
Key words： DA42;brake system;fault analysis
中图分类号：V227+.7 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）19-0109-02
0 引言
DA42型飞机自2018年被飞院引进后，一直作为飞行训练的中级教练机使用，服役近3年以来，每架飞机每年平均完成2800多个起落，因此刹车系统的可靠性成为每次飞机降落减速的关键[1]，若某侧刹车失效，进而造成飞机操纵困难致使飞机偏冲出跑道，严重威胁飞机安全[2]。因此研究刹车系统故障，制定相应的维修对策，提高刹车系统的可靠性和安全性，对于保障机组的生命安全以及国家财产安全有着极其重要的意义。
1 DA42型飞机刹车系统概述
1.1 基本组成
DA42型飞机刹车系统属主油缸式液压刹车系统，由刹车油箱、刹车作动筒、脚蹬、液压管及刹车组件组成，系统图见图1。飞机左右主机轮刹车装置是独立系统，每个系统有一个刹车油箱，位于副驾驶刹车脚蹬上，油箱与主刹车作动筒直接相连，两个柔性软管将副驾驶刹车脚蹬的刹车作动筒与主驾驶刹车踏板上的主刹车作动筒连接。两个软管将主驾驶员左右主刹车作动筒和停留刹车活门连接。停留刹车活门与每个主机轮刹车钳通过柔性软管连接。机轮刹车钳是标准的克里夫兰件，每个刹车钳内两个活塞推动顶住刹车盘的摩擦片而连接在刹车钳上制动器底板则拉动顶住刹车盘外端面的其它摩擦片，刹车钳可在两个锚销上横向运动。
1.2 刹车操作
通过踩压脚蹬的脚尖刹车踏板，刹车作动筒内液压油从出口软管被推出。刹车钳区域的液压油推动两个活塞，活塞推动机轮刹车盘的压力板。作用在机轮刹车盘上压力板的反作用力迫使刹车钳离开机轮刹车盘。离开刹车盘的刹车钳拉住顶在刹车盘另一侧的刹车钳制动板上摩擦片。于是，刹车盘被夹在摩擦片之间，实现刹车功能。如果卸除方向舵脚蹬的脚尖刹车踏板压力，液压油流回刹车作动筒，刹车钳松开刹车盘，机轮又转动自如[3]。
当踩下两脚尖刹车踏板的同时将停留刹车手柄置于LOCK位置，停留刹车活门将液压油堵在刹车装置内并且机轮保持刹车状态。
2 系统主要故障统计分析
2.1 故障统计
在某训练单位执管的10架DA42型飞机近2年的使用維护中，该型飞机刹车系统故障涉及系统的机械和液压等组成部分，其中既包括一些单因素常规故障，又包括一些多因素复杂故障，主要的故障形式有刹车系统有气、刹车组件活塞渗油、停留刹车故障、消耗性刹车片磨损等，故障统计见图2。
2.2 故障分析
刹车系统最常见的故障为刹车效率低或刹车偏软，其主要的故障原因为刹车系统有气、刹车系统内漏或外漏等。
①刹车管路内渗入了较多空气是导致刹车效率低或刹车偏软最常见的故障原因。刹车系统进入空气的原因可能是刹车系统部件更换后，液压管路排气不彻底，导致液压油中混进了空气，在某些条件下空气就会从油中逸出，产生气泡和形成空穴现象，在压力油的冲击下，这些气泡又很快被击碎，并急剧受到压缩，导致刹车偏软。刹车系统排气通常作为刹车偏软故障排故中的首选排故方式。
②系统外漏主要原因为刹车系统部附件不密封;管路或接头损伤，造成的封严不好。以刹车组件活塞处渗油最为常见。系统外漏故障确认较为简单，通过直接的目视检查油液渗油即可判断。
③系统内漏主要原因为系统部附件内部胶圈破损导致的油液渗漏，以刹车作动筒内部渗漏最为常见。由于飞机起落次数较多，刹车使用较为频繁，主刹车作动筒运动频率高，故其内部的密封圈磨损在所难免。当密封圈破损、扭曲或有油液中有杂质，都会造成内部封严不好，上下游油路沟通，导致刹车压力低或根本建立不起压力。系统内漏的故障件确认起来相对比较困难。测试内漏的方法通常是拆下可能的故障件逐个进行加压测试渗漏，而这种方法耗时、耗力，在航线排故中通常作为最后一种排故方法使用。 3 典型故障实例分析
3.1 故障情况
某飞行日，DA42型B-***1号飞机航后检查发现右刹车组件的刹车片磨损超标，维修人员对刹车片拆卸后检查发现磨损严重，同时在当日进行B-***2号飞机机体200小时定检检查时发现该机右侧刹车片磨损严重，铆钉已磨损，其中一片已出现裂纹，裂纹刹车片最薄位置厚度为1.93mm，低于标准2.54mm。
随后当日对其它飞机进行检查，发现B-***3号飞机和B-***4号飞机的右侧刹车片均存在相同的情况。4架飞机普遍存在的现象是右侧刹车组件的刹车片磨损严重。对4架飞机的飞行时间统计如表1。
截止到发现磨损的时间，4架飞机使用时间较短、起落次数较少，从上述数据初步判断刹车片的磨损异常与飞机的飞行时间和起落次数无直接联系。
再对近两年故障统计图2中的刹车磨损超标情况进行详细分类统计（见图3），近两年中右侧主轮刹车片磨损超标故障占到刹车磨损超标总故障数的61.6%，磨损情况较为异常。
从上述数据可判断右侧刹车片磨损较为异常，但与飞机使用时间长短无关，可能与飞行操纵方面有关系。
3.2 问题分析
经对比分析，PA44-180和Cessna 172R飞机脚蹬下压至刹车作动的的行程相比DA42飞机较长，DA42飞机脚蹬扭力管连接臂转轴短，导致该刹车的作动行程短，反映灵敏，飞行人员在转弯蹬舵时将脚蹬微动下压，导致刹车作动筒推动，不自然的出现轻微带刹车的情况。导致右侧刹车片磨损速率增加的情况有两种：一是DA42飞机螺旋桨均为右旋，飞机地面滑行时会产生飞机机头向左的偏转力，必须通过蹬右舵来修正方向，可能出现蹬舵时右侧带刹车的情况。二是该机在的所在训练机场运行时，地面滑行过程中右转弯较多，可能出现带右侧刹车转弯的情况出现的次數多，加速了刹车片的磨损。
3.3 使用和维护建议
①维修人员在航线和定检时应按照标准严格进行检查，及时进行更换。②DA42飞机刹车片外部目视检查位置存在局限性，某些位置磨损严重且在位检查不易被发现，建议目视检查发现最外侧较薄时，拆卸检查刹车片的内部磨损及铆钉状况。③飞行人员在滑行时应尽量避免出现带刹车的情况发生，尽可能减小刹车过度偏磨的情况。
4 结语
在飞机维修中，由于系统设计复杂，故障并没有明确的指向性，可能的故障源涉及整个系统的一个或多个部件，若盲目地进行换件排故，必然造成时间、人力、航材的浪费，因此需要做好日常故障统计分析和研究，从可能导致系统故障最常见的故障原因入手，由简到繁，提高排故准确性和效率;同时还应关注日常看似正常的消耗性换件但换件频率相对较高的异常情况，由表及里，深入分析，找出问题的症结所在。
参考文献：
[1]王红玲.多支柱多轮系高可靠性飞机刹车系统关键技术研究[D].西安：西北工业大学，2018.
[2]陈海洋，金永尚.飞机刹车系统原理及故障浅析[J].中国科技信息，2018（22）：35-36.
[3]Diamond Aircraft.DA42NG Airplane Maintenance Manual[Z]. 2018.