19 航向摩擦锁装置导致控制增稳系统KZW-3的故障剖析-贾永翠(6).doc

第二十八届（2012）全国直升机年会论文航向摩擦锁装置导致控制增稳系统KZW-3的故障剖析贾永翠连志刚吴 健宋子非（61330部队，河南新乡，453000）摘 要：本文就直-9直升机上装配的KZW-3控制增稳系统，航向通道摩擦锁装置导致的故障进行深入剖析，从机械力学和信号控制两方面就摩擦锁装置在直升机操纵方面所起的作用、故障解决方法和平时机务维护应该注意的事项进行阐述，对我们平时的机务维护有一定的借鉴作用。关键字：摩擦锁装置；增稳系统；KZW-31 引言直-9直升机上装配的KZW-3控制增稳系统，其航向通道中航向摩擦锁装置是决定航向通道进行人工操纵和控制增稳系统自动控制正常转换的重要部件之一，对飞行员操纵直升机的安全起到不可忽视的作用，也是直-9直升机地面维护中反映较多的一个故障点。故障现象起初比较轻微，表现为地面或空中接通控制增稳系统KZW-3时，航向脚蹬卡滞，通过调整摩擦锁装置即可解决，但飞行一段时间后此故障复现，在一定阶段可以继续调整摩擦锁装置，但带来的不良后果是随着此故障的不断复现，调整摩擦锁装置后，脚蹬的力感会随之增大，即飞行员在蹬脚蹬时感觉“舵重”，故障现象最终恶化到地面或空中接通控制增稳系统KZW-3时，脚蹬卡滞严重，直升机空中飞行姿态变化大，即在空中飞行时机身绕垂直轴摆动角度大，严重影响到飞行安全，致使直升机处于停飞状态。2 故障定位及排除参照维护手册偏航操纵摩擦力的检查和调节章节所述，对航向摩擦锁装置和相关部件进行拆卸和安装，并对摩擦锁装置的摩擦盘产生的力值大小进行测量，从而判断真正的故障点，划分出机械部件或控制增稳系统部附件的故障。图1 航向通道杆系连接图2.1 测量步骤（见图2）图2 摩擦锁装置和配平舵机连接图接通地面电源和给直升机的电气系统供电，并给直升机左侧液压系统供压，将弹簧秤的耳环插入到拉杆端头的孔内。缓慢地拧紧摩擦摇臂的螺母（2），直到在弹簧秤上测得工作载荷读数是5355N 之间。用锁线锁紧摩擦摇臂的螺母（2），为了使花螺母的开口销合适，可以根据需要增加或减少平垫圈。拆下弹簧秤，安装开关拉杆，在开关拉杆电气插头B 和C 接线销上跨接一个欧姆表。用手动摩擦摇臂（5），沿两个方向，在整个行程内检查开关拉杆的微动开关的触点都不动作。用螺栓（1）、垫圈和螺母将配平舵机（4）的输入杆（3）固定到后摇臂（5）上。按规定力矩值拧紧螺栓（1），并给螺栓打上开口销。沿两个方向运动脚蹬，并检查开关拉杆微动开关的触点是否断开。2.2 排除故障以实际维护中一起比较严重的故障为例，该架机因为没有及时处理摩擦锁装置，导致严重影响到飞行安全，使该架直升机最终处于停飞状态，实际排故过程如下。对机上航向摩擦锁装置测量：在增加平垫圈到极限的情况下，弹簧秤上测得工作载荷读数即摩擦锁的拉力为40N，达不到规定的拉力范围53N55N。分解摩擦锁装置，对更换摩擦盘或对其表面进行处理，使其摩擦力达到规定的拉力范围。按测量步骤调整摩擦力后，恢复机上状态，重新试飞后该故障消失。3 原理分析3.1 机械力学角度在人工操纵时，驱动航向串联舵机马达的功率放大器的电源+28V 没有被接入，故不能提供对马达的输出控制信号，串联舵机处于不工作状态。 航向并联舵机的离合器电磁铁因未供电而没有啮合，即并联舵机马达和舵机输出轴之间没有机械耦合关系，预应力弹簧此时不能在操纵杆系中产生人工载荷。飞行员在使用脚蹬进行航向的人工操纵时，只需克服安装在杆系中的摩擦盘所产生的摩擦力即可。航向通道操纵杆系的部件连接关系如图3所示。图3 航向通道操纵杆系简化方块图3.1.1 航向开关拉杆的功用航向开关拉杆是与直九武装型直升机控制增稳系统KZW-3配套使用的，与航向舵机安装在一起，其主要功能有两点：1) 作为硬式连杆装置，将飞行员施加在脚蹬上的操纵力通过舵机传递给尾桨，使直升机的航向随飞行员的操纵而变化。在控制增稳系统介入的飞行操纵中，航向开关拉杆就起硬式连杆作用；2) 作为电气开关，在有控制增稳系统介入的飞行操纵中，它随着飞行员操纵航向通道相应开关的通断及自身受力的大小，控制控制增稳系统相应的电气转换，影响不同的飞行操纵状态。航向开关拉杆断开的拉力或压力范围为：43N48N。3.1.2 航向串并联舵机的功用串联舵机是串联在操纵杆系之中，它的功用主要有两点：1) 脚蹬动作，整个舵机可以随杆系一起动作，对驾驶杆的动作无任何影响，串联舵机可以看成杆系的一部分；2) 当控制增稳系统航向通道接通，串联舵机可以接收控制增稳姿态的电信号直接起操纵作用，带动其后面的杆系，进而控制直升机的尾桨，达到稳定或改变飞机姿态的目的。并联舵机与驾驶杆处于并联的位置，它的功用主要有两点：1) 锚定驾驶杆，使杆保持在某一固定位置，从而建立直升机的飞行姿态基准；2) 当计算机或放大器传送出的操纵信号较大时，并联舵机动作，起补偿操纵的作用；3) 自动配平或手动配平的信号使并联舵机动作，可以缓慢地或快速地改变飞机的飞行姿态基准。航向并联舵机的原理结构图4所示。图4 并联舵机结构示意图3.1.3 摩擦锁装置的功用作为飞行操纵系统的摩擦点，为了区分在操纵杆系上不正常力与控制增稳系统部附件的故障，在操纵线系出现故障的情况下，沿着飞行员位置操纵直到最后操纵的部件，挨个检查引起杆系工作不正常的部件，从而消除消除故障。其结构示意图见图5。图5 航向摩擦锁装置结构示意图3.2 信号控制角度脚蹬控制航向开关拉杆的接通/断开，航向开关拉杆的微动开关电源（28C-B）由自驾计算机（16Ca-17）提供，其中一路逻辑控制信号(+28V0V)经过航向开关拉杆(28C-C)输给自驾计算机（16Ca-9），供给自驾计算机内部PL19板（偏航驾驶2）进行处理，使航向通道处于同步状态。机上信号连接见图6。图6 信号连接图另一路逻辑控制信号(+28V0V)由航向开关拉杆(28C-C)输给舵机放大器(19Ca-b)，再经舵机放大器（19Ca-c）输给航向配平舵机（22C-A，离合器+），从而使航向配平舵机处于同步状态。线路图见图7。图7 航向通道串并联舵机控制接通控制增稳系统KZW-3航向通道后，航向并联舵机离合器电磁铁线圈获得直流供电后，相应的离合器啮合，锚定航向操纵杆系，电机在停转状态且离合器激磁，飞行操纵系统的锚定点就建立了一个大于弹簧预应力的力分开两个圆盘。调节器螺钉就释放微动开关的触点，以此标明圆盘的移动，当力终止时，弹簧又使它们回到其初始位置。如果力继续保持，切断离合器线圈的电源就使轴套回到初始位置并释放锚定点，预应力弹簧把两个圆盘恢复到其初始位置。当电机处于控制状态时，如果负载力矩小于弹簧的门限，则输出轴被带动旋转。如果摩擦盘的摩擦力小于等于航向开关拉杆微动开关断开的力，在接通控制增稳系统的情况下，飞行员通过脚蹬试图断开航向通道进行人工操纵时，由于航向开关拉杆不能及时被断开，航向配平舵机离合器仍处于激励状态，这时电机也处于控制状态，负载力矩小于弹簧的门限，则输出轴被带动旋转，相对航向操纵杆系锚定点产生的角度越大，切断离合器线圈的电源使轴套回到初始位置并释放锚定点的力就越大，造成直升机空中姿态瞬间变化越大，往往导致人为情绪的慌乱和操纵上的判断失误。4 启示及建议不论是国产直-9系列直升机上装配的KJ-13自动驾驶仪还是KZW-3控制增稳系统，其航向通道中航向摩擦锁装置的作用是相同的，摩擦锁装置的维护建议对直-9系列直升机均具有参考意义。航向摩擦锁装置的摩擦盘表面要求防水防油，而南方潮湿的气候容易导致摩擦锁的垫片表面出现锈迹，摩擦盘表面潮湿后光滑，使得摩擦锁装置随空气湿度的影响相当大，而脚蹬的轻重又因飞行员不同而有一定的差异，这些都给维护带来一定的麻烦。在维护的过程中发现，外场维护将航向摩擦锁装置划分为机械维护，人为的将其与自动驾驶仪的信号控制隔离，在自动驾驶仪/控制增稳系统的故障排除中将其作用忽视，造成排故思路和方法方面的误区。航向摩擦锁装置随直升机的使用时间其性能降低明显，直接引起直升机航向操纵和控制增稳系统KZW-3航向通道故障，并且故障率高，实际维护困难，建议将更换摩擦锁装置作为一项定检内容纳入定检手册，经与部队维护人员了解，更换时间为800小时比较合理。注：在装卸摩擦锁装置时，其弹簧垫片的安装应该严格带教，避免人为故障。参 考 文 献1 直-9WA武装直升机维护手册（一）.哈尔滨飞机工业（集团）有限责任公司.2004.11.302 直-9WA武装直升机机载设备维护手册.哈尔滨飞机工业（集团）有限责任公司.2004.4.103 控制增稳系统培训教材.国营第二四二厂.2009.11.304 直-9WA武装直升机机上布线图册. 哈尔滨飞机工业（集团）有限责任公司.2007.05.01Analysis on Problem of KZW-3 Control Augmentation System Caused by Yaw Friction Lock FaultJIA Yong-cui, LIAN Zhi-gang, WU Jian, SONG Zi-feiNo. 61330 PLAAbstract: This article analyzes the fault caused by the friction lock of yaw channel in KZW-3 Control Augmentation System installed at Z-9 helicopters. We set forth the use in helicopter manipulation, the fault elimination and precautions in routine maint