基于飞机液压系统故障分析法

液压系统简介

本章节对现今两大机型A320和737NG液压系统进行介绍,并且找出两种飞机液压系统的结构特点。在对比的过程中了解所要研究的相关部件的工作原理,有助于接下来故障分析工作的进行。
A320液压系统
A320飞机液压系统包含三个主要部分,即蓝系统、还有同样的黄系统和另外的绿系统,以对应特定的执行压力为3000PSI配对各系统的油箱。但值得留心的是,各液压系统包括油箱之间的液压油不是互通的,具体液压产生示意图如图2-1为例。
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图2-1
液压泵:1号发动机对绿系统进行压强增加;电动的则适应于蓝系统;而黄系统除了拥有2号机增压外,还可以与手摇泵同时作用。
PTU:经过黄绿系统的相互增压流转。若该组件需要自动运行,两者之差得大于5000PSI时。而当发动机在飞行前出现故障时,可通过绿系统改变现状。
RAT: 在电源停止供应和双发无效时,蓝系统可通过液压泵与冲压空气涡轮相互作用保持正常工作。当设备全盘停止运行时,顶板上的RAT则在此时发挥替用电池的效应,开启自动化的程序,但不能原路返还。
防火关断活门:在EDP的上方部分,飞行员通过黄绿系统对应的1、2号火警电门操纵防火关断活门。
B737液压系统
B737液压系统主要包含液压油箱、发动机驱动泵、电动马达泵、热交换器以及压力组件等,且分为A、B两个主要系统,但由于两系统之间的主要部件大致相同,故两系统的工作原理也是相近的。具体工作方式及原理可通过图2-2更好理解。
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图2-2
主液压系统中,A、B两系统全部装有压力组件。A系统的压力组件位于主起落架轮舱前隔框的左侧,而B系统的压力组件位于主起落架轮舱前隔框接近中央的位置。压力组件有将液压泵产生的压力分配到各个系统和清洁液压油的功能。并且还有监测油泵与系统压力的功用。具体构件是壳体、压力油滤、释压活门、泵低压警告活门、单向活门和导管。
故障树分析法
故障树分析法其实顾名思义,就是将一个系统中可能会导致故障的因素通过具体特定逻辑标志构成一个类似于树的故障图的故障分析方法。树的最上方的事件称为顶事件,即我们所要研究的系统中的主要故障。紧接着在第二层里根据导致其可能发生的因素按照它们之间的相应关系通过逻辑符号连接起来。并且接下来几层以此类推,最后得出系统的故障树。
在对系统进行故障树分析以前,要先对系统进行一个完善的了解,包括其工作的原理、工作时的状态等方面。了解以后即可根据原理来分析相关的可能发生的故障,并且响应故障可能会出现在系统的哪些部分,相应的后果的严重性到底是怎样的。然后根据这些故障及本身的需要,可以确立我们的顶事件,亦就是相应的分析的主要故障内容,然后依我们上述过程运用于实际操作总结出故障树分析为最后结果。

故障树分析法特点
故障树分析法的特点在于可以清晰地表示出所要分析故障与其因素之间的相关联系,小可分析零件,大可分析某个子系统对整个系统的故障因素的影响。从定性到定量分析,两个角度可以让故障树分析法相较于其他分析法来讲的话更加完善,是整个故障分析过程更加明了清晰。而且说到系统复杂程度比较高的系统发生故障,故障树同样擅长这样类型的故障分析,而且复杂的系统故障经由逻辑图表示出来以后相对于先关维修人员来讲变得更加容易掌握,从而可以使相关人员可以更加及时的制定出相应对策,更好地开展维护工作。

液压故障案例分析

本文内容从不同角度入手,通过各故障分析法结合较为经典的事例对比出对应的结果,总结其各自的特点和弊端。最后将问题的成因进行剖析,找出在实际运行中的应急方案,从而降低故障率,保障设备的平稳运行。
案例1:主系统液压泵低压灯亮
在飞行员的工作设备中,不同类型的指示灯代表对应的液压系统故障。而其中不乏有在航行过程出现问题次数占据多数的过热和低压的灯亮。其都是保证正常工作的必须设备。2018年10月,一辆飞行的航班上,机组人员在事故检测过程中探寻到,飞机产生问题的因素是由于发动机驱动泵故障。并且通过各种已知的故障分析法结合当时实际情况找到了最关键的导火索,解决了问题。

运用故障树分析

(1)了解作业基础
液压泵低压灯亮起是因为其压力受电门控制,不大于1300psi时,开关就会停止输送能量,将故障信息传送到飞行员P5板上。
(2)判断因果关系
根据上述的工作原理,我们需要融入结构的特点确定其具体的故障原因,对灯亮作出判断分析:
a.液压泵自身故障:总体上可分为两种情况。第一,因自身损坏导致内部泄露。如若压力不能自主的产生运作就会破坏与外界的正常的压强。从而导致供能过低的现象出现。第二,组件未在规定的状态下工作。因零件老化等不同客观因素的影响,也可能会导致部件效能的降低,与其它运行机制不能配合;
b.低压电门自身故障:该部件处于一种监督地位,在其压力达不到限定阈值时,便会自动停止运行并将警报传送到指示灯面板上。若监督系统损坏时,则会传送出错误信息,显示故障。实际其压力达到要求,但也存在造成问题产生的可能性;
c.线路问题:在警示传导的过程中,因为电路接头松动或者损坏导致停止运行时,低压灯亮;
d.指示灯故障:低压灯自身损坏只能通过灯亮提醒机组人员,但容器内并未发生上述几种问题,准确来说,不是没有这样的因素存在;
(3)结果判断
对故障进行系统判断后,我们把上述思路通过故障树分析法演示出来,得到下图。
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图4-1 液压泵低压灯亮故障树
根据上图所举例,对问题进行客观事物判断,事件系统地整理在表内,得到下表3。
表3 主系统液压泵故障表
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根据凭借以上结果及故障树分析,将所有因素进行逻辑精密计算:
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通过以上的计算获得该事件的最便捷的结果:在这里插入图片描述

根据顶事件最简表达式,能够判断每个底事件都是该故障树的最小割集。
从上述过程可以得出,导致此类问题是因为各组成的主观条件产生的故障。所以液压系统维护的目的出发可得出,一方面,我们需要提高维护人员的工作能力,定检过程中及时地检查故障并且对故障元件进行及时更换,减少故障发生的可能性。另一方面,具体是由于相关元件的本身设计问题所导致的故障与否,这些问题还需进一步讨论。

运用故障树分析

(1)掌握工作原理
当系统内压力或油量超载通过排放管流出时会破坏连接A、B系统平衡管的稳定。所以,该流程拉动了许多繁杂的用压零件。A系统通过左反推梭阀向排放管、左侧反推装置,还有起落架的收放和备用刹车提供压力。再用其供给的能量使机械内部进行活塞工作。而在一般状态下,B系统能够向刹车系统和备用起落架传输压力,但当所有系统同时作用时,在其推进过程中会导致泄露故障产生。所以一旦B系统停止工作,其余部分能够担任补充角色通过备用刹车选择活门向刹车系统提供压力,其功能结构图如下图4-7所示。
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图4-7 备用刹车功能结构图
A、B两个系统传送压力源是因为具有灵活选择转化的特点,所以当A系统为运行状态下向部件提供能源时,活门与剩余的关联部分就会自动关闭,液压油也就顺利输送到正确的目的地。在飞机完成刹车工作的情况下,所有程序会进行原路返回,两个系统则通过活门交换运行状态,液压油流入B系统中。综上,飞机起落架系统也是同理运行转化。如下图4-8所示。
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图4-8 起落架液压功能结构图
起落架转换活门是由电磁活门、还有位置电门和另外的滑阀组成,它所负责的功能便是将两个系统相互配合操纵起落架收回。该零件简称PSEU,没有专属直接的控制台,而是通过靠近电门的小部件管辖。在常规状态下,A系统担任压力的主要输出,在电磁活门接收到PSEU的指令时B系统进入备用阶段,一旦打开活门压力源则相互转换。PSEU可以提供地面准确信息,包括主起落架和起落架控制手柄的位置。
(2)确定故障影响因素
飞机液压系统作为最重要的工作载体,控制内部自身的零件组成及运作稳定的同时,仍然兼顾外部程序的运转,起着举足轻重的作用。但由于其特殊地位的性质,它占地面积随之也较大,因此,只有从大局出发站在宏观的角度进行整体的判断,由简致繁的顺序依次排查故障。首先,从液压系统自身内部结构出发,进行初步分析。
a.液压油量过多:在油量线有严格限制的容量下,液压油箱作为载体若超负荷容纳则会造成增压过程被容物的溢出。
b.油量传感器故障:当用来监管油箱内油量情况的传感器出现损坏而不能传导正确信息时,会导致液压油箱内液体过多,过高。
c.释压活门故障:正常情况下,装有释压活门的系统压力达到特定区间值时,保持系统平衡的两个装置会智能化起到减压效果。反之则会造成程序运行故障。
d.油箱增压组件故障:通风盖位于定量组件上,通过引入气体加大液压系统的压强。当不定因素造成堵塞时,引入的气体无法控制其压力大小,就会产生作业运行机制的问题。然后,根据其关联的配件的原理进行初步分析确定影响故障因素。
e.左反推梭阀内部泄漏:液压油运导的活塞过程从其内部的结构和工作原理,参照梭阀的组成,在长期的运行中会缩短其原本的使用寿命,造成部件磨损产生泄露。
f.刹车转换活门内部泄漏:因为刹车转换活门能将A、B系统供给的压力调配转换的特别设计。所以,在实际操作中三个连接口的来回转换容易造成磨损泄露。
g.起落架转换活门内部泄漏:与上述的产出机制有相似的原理。长时间的运作会缩减其使用年限。对于飞车刹车系统以及起落架系统来说,A、B系统能够具体问题具体分析,通过转换活门将压力源对调从而提供能量保障运行。所以,一旦从内部产生失误时,任何系统都能造成回油量过多的情况。
(3)最终判准
在找到了关键点后,进行整顿处理。首先建立故障树进行结果分析,如下图4-9所示。
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图4-9 液压油从排放管排出故障树
用以上故障树中的不同因素列入表中,可用于恒等式判断,如表5所示。
表5 主系统部分故障表
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依据图表进行编类,以符号代替通过方程等式运算,运用的故障树分析法,进行如下运算:
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因而,获得最终的结果是:在这里插入图片描述
根据定性分析,所有的底事件都是最小割集。
结合本章第一节结论中所言,并且结合其他很多故障案例我们可以发现,故障原因为系统元件自身磨损或损坏导致故障不在少数。有一部分的发生原因为本市部件的工作环境较为苛刻,在长时间高负荷高重复性工作方式下,元件会出现一定的磨损。所以有效避免的方法便是上两节中所提到过的提高维修人员的工作效率,并且在排故工作中要更加谨慎仔细地进行作业,保障维修业务的安全。另外,我们可以降低故障的发生率,前提是对各元件组成有严格的管理维修制度。

总结与展望

本章为了对飞机液压系统故障构成知识体系,参照基础相关知识提出了B737NG A320 与两种不同机型液压系统组成及原理,根据对飞机液压系统常见故障的理解,形成初步了解。
研究并掌握三种科学故障分析方法,包括故障树分析方法、还有事件树分析方法和另外的逻辑链分析方法。通过各种分析方法在故障分析中的异同,再运用每个分析方法对应的内容及特点,实践到三个飞机液压系统故障案例,采用不同的方式总结结果。从不同的分析角度切入案例实际运用,用各种方法得出的结果,研究并总结故障发生的原因和途径,最后找到如何减少或解决问题发生的方法。
本文通过三种不同的故障分析方法在实际案例的运用,得出结论如下。
(1) 故障树分析法的主要特点是它的逻辑基础是通过相关故障寻找出存在引发矛盾的原因和条件的可能性,再运用理论与实际相结合的方法绘制出故障树,最后从其本质进行逻辑或者恒定的分析找到引发故障的影响因素。
(2) 事件树分析法的最大优点是从结果推导出致使故障的原始条件,而不是其发生的因素。依照各环节的对应的时间状态进行精准连接,绘制逻辑图。其最终结果是为了找出路障以及连锁的环节,不在于其过程中状态的对立。
(3) 逻辑链分析方法则是站在宏观角度从全局出发,对所有微观的环节状态进行物理关系的连接形式判断,并对其加以解释标记。结合实际在呈现的逻辑环中找到关键因素进行控制。在三种不同的分析方法中,事件树分析方法具有相当大的局限性,最多用于简便的判断。故障树分析法在前者的基础上能够用于稍许繁琐的逻辑结构,找到故障发生的条件。而逻辑链分析方法在所有方式中最为特殊的便是能灵活运用于所有的故障分析之中。
通过对三个案例的故障分析,我发现造成液压系统故障的成因呈现多样化和复杂化,会对实然层面造成一定的排查难度。并且在对具体案例具体总结时,研究结果表明飞机维修人员在故障产生的过程中占据主导地位。所以,飞机维修人员专业素养的储备和工作能力的提高是保证飞机安全飞行的前提。故障分析的最终不只是为了解决问题,更是应该在发现故障路径的过程中了解其原理并能做到在下次程序运作前进行提前预防,只有这样才能减少问题的产生。当故障真正减少时,我们才能说可以确切的保证飞机的平稳运行,保障乘客的生命健康权利。因此,如何有效的预防飞机故障的发生,是需要我们进一步总结与探讨的。