一起Cessna_172飞机襟翼操纵钢索断裂故障分析

一起Cessna_172飞机襟翼操纵钢索断裂故障分析

黄振勇, 黄正强

中国民用航空飞行学院遂宁分院  遂宁 629000

中国民用航空飞行学院广汉分院  广汉 618300

摘要：襟翼系统是通过改变机翼截面形状、增大中弧线弯曲度来提高机翼的最大升力系数，减小起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞或着陆滑跑距离，是飞机重要的辅助操纵系统之一。本文对一起Cessna 172飞机襟翼操作钢索断裂的故障进行了详细分析，并针对襟翼钢索系统日常维护容易出现的问题给出了预防措施及相应的维护建议，降低了襟翼系统的故障率，更好地保障了飞行安全。

关键词：襟翼系统 钢索断裂 襟翼故障

一、襟翼操作系统工作原理分析

襟翼襟翼系统是通过改变机翼截面形状、增大中弧线弯曲度来提高机翼的最大升力系数，减小起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞或着陆滑跑距离，是飞机重要的辅助操纵系统之一。

Cessna172飞机为后退开缝襟翼，位于机翼后缘内侧，其结构相对简单，便于生产制造和后续日常维护。它是由襟翼控制系统、襟翼电机和传动机构、推拉杆、传动钢索、随动钢索、钢索滑轮、驱动滑轮等组成。襟翼全行程运动范围为0°-30°，右襟翼是通过襟翼电机、驱动滑轮、推拉杆直接作动的硬式连接方式来驱动的；而左襟翼是通过右侧驱动滑轮经过钢索连接至左驱动滑轮后，再由推拉杆作动，属于软式连接。右襟翼的收放角度是通过调节操纵系统电门位置和右侧推拉杆长度来调节的，左襟翼的角度以及与右襟翼的同步收放是通过调整连接钢索长度以及左侧推拉杆长度来调节实现的，如图1所示。

襟翼通过襟翼轴承安装在襟翼支架上，支架通过支架固定片、L固定片以及上部固定片与机翼横梁以及蒙皮相连，如图2所示。

图1 Cessna 172飞机襟翼系统结构示意图

图2 襟翼支架示意图

二、襟翼操纵钢索断裂故障介绍

Cessna172/B-XXXX飞机飞行中左侧襟翼无法放下，右侧襟翼正常放下，机组正常落地滑回，维修人员地面检查发现该机左侧襟翼前缘操纵钢索断裂， 如图3和图4所示。

图3  钢索断裂位置示意图

图4 断裂钢索图示

三、襟翼操纵钢索断裂原因分析

该断裂钢索为左侧襟翼放下钢索，襟翼放下主要作动过程为：操纵襟翼控制系统，控制襟翼电机作动，通过右驱动滑轮作动右推拉杆作动右襟翼沿支架导轨向下运动（放下）；同时右驱动滑轮通过襟翼连接钢索，联动左驱动滑轮作动左襟翼推拉杆作动左襟翼沿支架导轨向下同步运动（放下）。在飞机飞行过程中，襟翼放下主要需要克服飞行过程的气动力。正常情况收放襟翼不会导致钢索断裂、襟翼运动卡阻等情况。

通过对该断裂襟翼钢索的断裂情况及断裂位置分析，该钢索断裂的主要原因为：

1）断裂位置为导向滑轮弯折处，该区域钢索长期使用，产生的弯曲疲劳最为严重。且如果钢索张力调节不当，更大的钢索张力会额外增加钢索的受力，加重该区域的弯曲疲劳损伤。同时钢索与滑轮直接接触会产生一定的滑动摩擦，导致该段钢索区域易发生钢索磨损断丝的情况。

2）从钢索的断裂情况来看，该钢索为整股直接拉断，综合分析判定为该钢索为过载断裂。一般来说飞机操纵钢索强度设计的安全系数均取f=1.5（即设计载荷等于1.5倍使用载荷），因此，襟翼钢索的正常使用一般不会导致操纵钢索断裂的情况。从该钢索的断口分析，外股钢索也没有明显的磨损损伤，即不存在因前期外股钢索磨损断丝导致整股钢索的刚度下降而导致钢索断裂的情况。

3）通过测量对比钢索断裂位置和左襟翼的位置关系，初步得出钢索断裂时，左襟翼处于完全放下的状态。

综上分析可得，该钢索断裂的原因为襟翼系统调节不当导致的钢索在襟翼到达极限位置（完全收上或完全放下）后，钢索受到额外的过载拉力，导致钢索过载断裂。

四、维护建议

襟翼钢索调节不当存在以下几种可能的情况，同时也提出了相应的维护建议：

1）襟翼控制系统电门位置不当。

襟翼电门调节过多会导致襟翼在运动到极限角度位置后，襟翼电机会持续工作一小段距离，导致钢索张力持续增加，承受了额外的拉力，若过载超过其设计载荷就可能导致钢索的过载断裂。

解决措施：在进行了电门调节后，应严格按手册标准重新检查左右襟翼收放角度的正确性和襟翼钢索张力，同时检查襟翼在运动到极限位置后，与其他部件没有抵触，尤其是襟翼轴承与襟翼支架滑轨末端应有一定的间隙。

2）钢索张力调节过大。

襟翼钢索张力调节过大，会导致左右襟翼联动的闭环钢索系统提前承受了一定的预载力，在襟翼正常作动时，叠加上正常的空气动力后，导致襟翼钢索承受了比正常使用载荷更大的载荷，存在断裂的风险。

措施：严格按厂家手册执行钢索张力的调节和检查标准，尤其注意外界环境温度的变化，当环境温度升高时，因钢材质和铝合金材质的热膨胀系数不同，会导致钢索张力变大；反之亦然。

3）襟翼推拉杆调节不当。

襟翼推拉杆调节不当，会导致襟翼在极限角度位置时，其轴承与支架滑轨末端相抵触，势必会导致右襟翼推拉杆或/和左襟翼推拉杆及联动操纵钢索承受额外的载荷，如果过大，则会导致钢索断裂、推拉杆受损、襟翼连接点受损等故障。

措施：推拉杆调节后，应将襟翼置于极限角度位置后，详细检查襟翼轴承和支架滑轨末端应有一定的间隙。

五、结论

在日常维护中，通过按上述维护建议执行，很大程度上减少了Cessna 172飞机襟翼系统钢索故障，保证了该机型机翼系统的正常工作，降低了襟翼系统的故障千时率，保障了飞行安全。

参考文献：

[1]Maintenance Manual Model 172 SERIES 1996 AND ON(Rev 24), 27-50-00(Rev 21)，Cessna Aircraft Company.

[2]段黄科,飞行中襟翼卡阻故障对着陆性能的影响分析[J],中国民航飞行学院学报，31-32.

[3]韩瑞美、王立纲，某型飞机襟翼系统典型故障研究[J],Internal Combustion Engine & Parts,141-142.