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摘要：针对某型飞机前起落架未放到位着陆异常收起故障，在没有相关排故资料参考的情况下，从起落架收放系统的结构、原理、功能、线路等方面进行梳理，根据故障现象，采用故障树分析法对液压泵电源断路器断开故障和前起落架放下位置灯错误指示故障进行重点分析，并结合检查测试，最终查找出故障原因——液压泵在供电电压下降时持续工作导致负载电流过大引发线路保护，以及前起落架放下位置电门内部胶圈老化变形和弹簧锈蚀失效导致放下指示灯错误显示。
关键词：起落架；位置电门；液压泵；故障树
Keywords：landing gear；lock switch；hydraulic pump；fault tree analysis
1 故障现象
在某次飞行任务中，机组在起落架放下指示灯全部正常点亮的情况下进行着陆，但在接地后发生前起落架异常收起故障。
正常情况下，当起落架放下位置电门接通并保持时，起落架放下指示灯常亮，表示起落架已处于放下锁定状态。在排除机组人员误操作情况下，调查重点转向了前起落架收放系统。由于手册中没有关于类似故障的说明和排故建议，因此只能对前起落架收放系统进行全面检查和分析。
2 前起落架收放系统简介
2.1 主要机构
该型飞机前起落架收放系统由撑杆、辅助放下弹簧、下位锁机构、收放作动筒及起落架位置电门等组成。起落架的正常收放时，扳动驾驶舱仪表板上起落架收放手柄，通过继电器控制液压泵电机的正反转，分别向起落架收放动作筒的收上液压管路和放下液压管路内部油液传压，驱动作动筒作动杆伸长或收缩，带动各起落架放下或收上。
该液压泵为油液式双向电机驱动齿轮泵，其动力部分是一个双向可逆的直流电机，根据输入线路的不同，向不同方向旋转，分别完成对起落架的收上和放下操作。
前起落架的位置电门主要有放下位置电门和收上位置电门，安装在机身前舱底部右侧横梁上，给起落架位置指示系统提供前起落架的位置信号。
2.2 前起落架位置电门功能及原理
前起落架收上位置电门只用于在起落架收放过程中对起落架位置不安全红色警告灯的控制。前起落架放下位置电门同时使用3组触点信号进行电气控制，包括前起落架放下位置绿色指示灯的控制、起落架位置不安全红色警告控制以及液压泵工作控制。
如图1所示，当前起落架放下锁定到位后，S402电门被压缩，1、3号触点接通，汇流条供电，触发前起落架放下位置绿色指示灯亮。
3 检查与测试
3.1 故障树分析
通过目视检查，仅发现驾驶舱仪表板25A液压泵电源断路器处于断开位。地面进行起落架收放试验，前起落架收放、指示、警告等功能均正常，故障未重现。
根据前述检查情况并结合前起落架收放系统原理，分析认为25A液压泵电源断路器断开是导致前起落架实际未放到位的直接原因，而前起落架放下位置指示灯的错误指示则需要重点检查分析指示系统的位置电门、放下锁机构、线路等。为此分别建立故障树分析模型，如图2和图3所示。
3.2 液压泵电源断路器断开检查测试
1）收放测试及检查
地面测试起落架收放系统功能，在三个起落架放下锁定到位后，三个起落架放下位置绿色指示灯正常点亮，警告信号及指示均正常。人工复位液压泵25A电源断路器（PWR），正常操作收放起落架数次，作动筒收放正常，液压泵工作正常，起落架各信号灯指示正常。整个收放过程中未发现液压油泄露，检查线路未见磨损短路情况。检查和测试机载发电机性能和电瓶容量均满足要求。
2）液压泵低电压工作特性试验检查
調节地面电源输出电压为13.2V时，多次收放起落架试验检查，未发现异常。
调节地面电源输出电压为10.0V，分别间隔20s进行6次收放起落架试验。第1次、第2次收放起落架检查正常；第3次收上时，起落架收上到位，起落架不安全灯熄灭，但液压泵工作灯持续点亮，液压泵持续工作，约20s后，液压泵25A电源断路器跳起，恢复液压泵25A电源断路器，放下起落架，各起落架锁定正常；第4次、第5次、第6次收放起落架，情况同第3次收放情况一致，最终液压泵25A电源断路器跳起。
试验表明，当液压泵供电低电压低于11V时，若频繁收放起落架会导致负载电流过大，从而导致液压泵25A电源断路器断开。
3.3 前起落架放下位置灯错误指示检查测试
1）放下锁机构及线路检查
通过对放下锁机构及其放下弹簧、撑杆及作动筒进行检查，未见异常，且放下弹簧性能正常。同时未发现线路上有磨损短路以及接触不良的情况。
2）位置电门检查
目视检查电门外观，较为老旧，沾有较多泥尘，作动杆侧壁附有较多油腻。CT检测该电门无明显异常，无外物卡入。硬性分解该电门，检查发现电门内部橡胶密封圈老化变形，释放弹簧与作动杆接触部位的弹簧丝严重锈蚀，如图4所示。
检查维修记录发现，该机引进至今没有该前起落架放下位置电门的相关更换记录，其装机近20年，空地时间超过1.3万小时。
4 原因分析
根据前述检查和测试情况，结合上述故障树分析可以推断：此故障一是由于液压泵25A电源断路器跳起，导致前起落架未放到位；二是前起落架放下位置电门内部出现机械故障，导致前起落架放下位置绿色指示灯错误指示。具体故障原因分析如下。 4.1 液压泵25A电源断路器断开原因分析
该型飞机电源系统为12V供電系统，在收放起落架时机载电瓶会参与供电。该机在当次飞行中多次、连续收放起落架，液压泵电机频繁起动、工作时间较长，使液压泵温度持续升高、工作电流持续增大；飞机当次飞行为模拟单发训练课目，发电机供电输出能力比正常输出有所减小，在多次、连续收放起落架后，电瓶长时间参与供电，供电能力不断减弱，输出电压不断减小，导致液压泵供电电压持续减小，加剧了液压泵工作电流的增大。推断在偶发性情况下，液压泵出现持续过流工作状态，最终导致飞机在最后一次放下起落架的过程中，当两个主起落架放下位置绿色指示灯亮时前起落架还处于放下过程中，此时液压泵25A断路器跳起，液压泵停止工作，使前起落架未完全放到位。
4.2 前起落架放下位置电门原因分析
根据上述检查测试，分析认为：由于前起落架放下位置电门暴露安装在前起落架舱内，极易受到雨水、泥尘、油的侵蚀，在较长使用时间周期后，电门作动杆与释放弹簧作动腔之间的橡胶密封圈老化变形，密封性变差，附着在电门作动杆壁上的水、油污、灰尘等进入释放弹簧作动腔内，使弹簧逐渐锈蚀，造成电门释放不灵活出现卡滞现象，最终导致前起落架在收放过程中电门释放不到位，电门1、3触点始终处于接通状态，使前起落架放下位置绿色指示灯保持常亮；电门4、5号触点始终断开，汇流条供电中断，不能触发起落架位置不安全红色警告灯和音响警告。
5 结论
综上所述，该机液压泵在供电电压下降时持续工作，负载电流不断增大，最终引发25A液压泵电源断路器保护断开，导致前起落架未放到位；同时前起落架放下位置电门因为内部胶圈老化、弹簧锈蚀等引发前起落架放下位置绿色指示灯错误指示，造成飞行员误判，导致该机在着陆时发生前起落架异常收上故障。
为此，针对该故障所代表的通航老龄飞机疑难故障，提出以下安全建议：
1）针对起落架系统、操纵系统、电源系统、通信系统等航空器关键系统，定期开展风险分析与质量评估，实时增加和细化维修检查内容；
2）梳理关键部/附件维护工作项目，细化部件检查内容，增加定期更换要求；
3）对于一些非时控件的重要传感器、连接部位、活动部位等，除正常检查内容外，必要时进行深度检查和测试；
4）针对短时间、频繁发生故障的某个系统，要进行全面和系统的分析，并建立包括故障数据库在内的机群健康诊断系统。
参考文献
[1]Piper Aircraft Inc. PA44-180 Airplane Line Maintenance Manual[Z].2018，10.
[2]王立纲，等.PA44-180飞机起落架收放系统常见故障分析[J].航空维修与工程，2019，336（6）：84-86.
[3]王银坤，等.DA42NG飞机起落架收放系统原理及典型故障研究[J].民航学报，2020，4（06），46-49
[4]任可.PA44-180飞机起落架系统常见故障分析[J].机床与液压. 2012，40（2）：130-132.
作者简介
张世坤，工程师，主要从事通航维修与安全管理工作。
关键词：起落架；位置电门；液压泵；故障树
Keywords：landing gear；lock switch；hydraulic pump；fault tree analysis
1 故障现象
在某次飞行任务中，机组在起落架放下指示灯全部正常点亮的情况下进行着陆，但在接地后发生前起落架异常收起故障。
正常情况下，当起落架放下位置电门接通并保持时，起落架放下指示灯常亮，表示起落架已处于放下锁定状态。在排除机组人员误操作情况下，调查重点转向了前起落架收放系统。由于手册中没有关于类似故障的说明和排故建议，因此只能对前起落架收放系统进行全面检查和分析。
2 前起落架收放系统简介
2.1 主要机构
该型飞机前起落架收放系统由撑杆、辅助放下弹簧、下位锁机构、收放作动筒及起落架位置电门等组成。起落架的正常收放时，扳动驾驶舱仪表板上起落架收放手柄，通过继电器控制液压泵电机的正反转，分别向起落架收放动作筒的收上液压管路和放下液压管路内部油液传压，驱动作动筒作动杆伸长或收缩，带动各起落架放下或收上。
该液压泵为油液式双向电机驱动齿轮泵，其动力部分是一个双向可逆的直流电机，根据输入线路的不同，向不同方向旋转，分别完成对起落架的收上和放下操作。
前起落架的位置电门主要有放下位置电门和收上位置电门，安装在机身前舱底部右侧横梁上，给起落架位置指示系统提供前起落架的位置信号。
2.2 前起落架位置电门功能及原理
前起落架收上位置电门只用于在起落架收放过程中对起落架位置不安全红色警告灯的控制。前起落架放下位置电门同时使用3组触点信号进行电气控制，包括前起落架放下位置绿色指示灯的控制、起落架位置不安全红色警告控制以及液压泵工作控制。
如图1所示，当前起落架放下锁定到位后，S402电门被压缩，1、3号触点接通，汇流条供电，触发前起落架放下位置绿色指示灯亮。
3 检查与测试
3.1 故障树分析
通过目视检查，仅发现驾驶舱仪表板25A液压泵电源断路器处于断开位。地面进行起落架收放试验，前起落架收放、指示、警告等功能均正常，故障未重现。
根据前述检查情况并结合前起落架收放系统原理，分析认为25A液压泵电源断路器断开是导致前起落架实际未放到位的直接原因，而前起落架放下位置指示灯的错误指示则需要重点检查分析指示系统的位置电门、放下锁机构、线路等。为此分别建立故障树分析模型，如图2和图3所示。
3.2 液压泵电源断路器断开检查测试
1）收放测试及检查
地面测试起落架收放系统功能，在三个起落架放下锁定到位后，三个起落架放下位置绿色指示灯正常点亮，警告信号及指示均正常。人工复位液压泵25A电源断路器（PWR），正常操作收放起落架数次，作动筒收放正常，液压泵工作正常，起落架各信号灯指示正常。整个收放过程中未发现液压油泄露，检查线路未见磨损短路情况。检查和测试机载发电机性能和电瓶容量均满足要求。
2）液压泵低电压工作特性试验检查
調节地面电源输出电压为13.2V时，多次收放起落架试验检查，未发现异常。
调节地面电源输出电压为10.0V，分别间隔20s进行6次收放起落架试验。第1次、第2次收放起落架检查正常；第3次收上时，起落架收上到位，起落架不安全灯熄灭，但液压泵工作灯持续点亮，液压泵持续工作，约20s后，液压泵25A电源断路器跳起，恢复液压泵25A电源断路器，放下起落架，各起落架锁定正常；第4次、第5次、第6次收放起落架，情况同第3次收放情况一致，最终液压泵25A电源断路器跳起。
试验表明，当液压泵供电低电压低于11V时，若频繁收放起落架会导致负载电流过大，从而导致液压泵25A电源断路器断开。
3.3 前起落架放下位置灯错误指示检查测试
1）放下锁机构及线路检查
通过对放下锁机构及其放下弹簧、撑杆及作动筒进行检查，未见异常，且放下弹簧性能正常。同时未发现线路上有磨损短路以及接触不良的情况。
2）位置电门检查
目视检查电门外观，较为老旧，沾有较多泥尘，作动杆侧壁附有较多油腻。CT检测该电门无明显异常，无外物卡入。硬性分解该电门，检查发现电门内部橡胶密封圈老化变形，释放弹簧与作动杆接触部位的弹簧丝严重锈蚀，如图4所示。
检查维修记录发现，该机引进至今没有该前起落架放下位置电门的相关更换记录，其装机近20年，空地时间超过1.3万小时。
4 原因分析
根据前述检查和测试情况，结合上述故障树分析可以推断：此故障一是由于液压泵25A电源断路器跳起，导致前起落架未放到位；二是前起落架放下位置电门内部出现机械故障，导致前起落架放下位置绿色指示灯错误指示。具体故障原因分析如下。 4.1 液压泵25A电源断路器断开原因分析
该型飞机电源系统为12V供電系统，在收放起落架时机载电瓶会参与供电。该机在当次飞行中多次、连续收放起落架，液压泵电机频繁起动、工作时间较长，使液压泵温度持续升高、工作电流持续增大；飞机当次飞行为模拟单发训练课目，发电机供电输出能力比正常输出有所减小，在多次、连续收放起落架后，电瓶长时间参与供电，供电能力不断减弱，输出电压不断减小，导致液压泵供电电压持续减小，加剧了液压泵工作电流的增大。推断在偶发性情况下，液压泵出现持续过流工作状态，最终导致飞机在最后一次放下起落架的过程中，当两个主起落架放下位置绿色指示灯亮时前起落架还处于放下过程中，此时液压泵25A断路器跳起，液压泵停止工作，使前起落架未完全放到位。
4.2 前起落架放下位置电门原因分析
根据上述检查测试，分析认为：由于前起落架放下位置电门暴露安装在前起落架舱内，极易受到雨水、泥尘、油的侵蚀，在较长使用时间周期后，电门作动杆与释放弹簧作动腔之间的橡胶密封圈老化变形，密封性变差，附着在电门作动杆壁上的水、油污、灰尘等进入释放弹簧作动腔内，使弹簧逐渐锈蚀，造成电门释放不灵活出现卡滞现象，最终导致前起落架在收放过程中电门释放不到位，电门1、3触点始终处于接通状态，使前起落架放下位置绿色指示灯保持常亮；电门4、5号触点始终断开，汇流条供电中断，不能触发起落架位置不安全红色警告灯和音响警告。
5 结论
综上所述，该机液压泵在供电电压下降时持续工作，负载电流不断增大，最终引发25A液压泵电源断路器保护断开，导致前起落架未放到位；同时前起落架放下位置电门因为内部胶圈老化、弹簧锈蚀等引发前起落架放下位置绿色指示灯错误指示，造成飞行员误判，导致该机在着陆时发生前起落架异常收上故障。
为此，针对该故障所代表的通航老龄飞机疑难故障，提出以下安全建议：
1）针对起落架系统、操纵系统、电源系统、通信系统等航空器关键系统，定期开展风险分析与质量评估，实时增加和细化维修检查内容；
2）梳理关键部/附件维护工作项目，细化部件检查内容，增加定期更换要求；
3）对于一些非时控件的重要传感器、连接部位、活动部位等，除正常检查内容外，必要时进行深度检查和测试；
4）针对短时间、频繁发生故障的某个系统，要进行全面和系统的分析，并建立包括故障数据库在内的机群健康诊断系统。
参考文献
[1]Piper Aircraft Inc. PA44-180 Airplane Line Maintenance Manual[Z].2018，10.
[2]王立纲，等.PA44-180飞机起落架收放系统常见故障分析[J].航空维修与工程，2019，336（6）：84-86.
[3]王银坤，等.DA42NG飞机起落架收放系统原理及典型故障研究[J].民航学报，2020，4（06），46-49
[4]任可.PA44-180飞机起落架系统常见故障分析[J].机床与液压. 2012，40（2）：130-132.
作者简介
张世坤，工程师，主要从事通航维修与安全管理工作。