现代民用运输机起落架系统 使用 故障 特性.doc

现代民用运输机起落架系统 使用 故障 特性现代民用运输机起落架系统使用故障特性2010-10-2121:25现代民用运输机起落架系统使用故障特性LandingGearSystemMalfunctionofModernCivilTransportAircraft段维祥/中国民航飞行学院以定性与定量相结合的方法，统计分析近十年国内外民用航空安全信息，得出现代运输机起落架系统的故障率及其影响、故障类型及其分布，深入分析了多发故障特性及其原因。飞机起落架系统的故障特性是评价使用可靠性，寻找影响因素与薄弱环节，进而改进设计、制造、检验与使用的重要依据。现代运输机空地循环周期缩短，寿命期内地面运动距离增长，起落架结构受动载，系统工作处于复杂环境，因此使用故障较多。本文定性与定量分析主要运输机型起落架系统的故障率、故障类型、分布、影响及多发原因。起落架系统故障率及其影响无故障性是衡量可靠性的参照，故障率与故障流参数则是无故障性的重要指标。起落架系统故障率相对飞机总故障，故障流参数则相对飞行时间或起落次数，一般用相对起落次数计算。起落架系统的故障绝大多数是起飞、着陆、飞行前后机组与维修人员发现的问题。其中少数故障直接影响飞行安全导致重要事件:冲出跑道、中断起飞、严重损伤、收不上与接地收起等重要事件则可能导致事故征候或事故;影响航班正点则为不正常飞行，未导致不正常飞行与重要事件的则为一般故障。从中国民航四川省航空公司19961999年维护信息统计，起落架系统故障约占飞机总故障的7.3%，其中的2%左右的故障引起重要事件。根据波音公司提供的19961999年世界各地波音系列飞机因飞机原因发生的事故与征候中，起落架分别占15.2%、17%、16.7%、16.8%。空客公司1996年提供的不完全统计中，起落架系统故障导致的事故与征候占飞机原因的12.1%。从中国民航19931999年主要机型适航信息得出，空客、波音、麦道飞机起落架系统导致不正常飞行与重要事件的故障率相对飞机总故障变化如图1。19961999年万次起落故障流参数如表1。川航3架A320飞机起落架系统千次起落故障流参数分别为5.13、4.88、7.88、4.22，其中一般故障占95%以上。图表中，空客飞机包括A300-600、A310、A320、A340，波音飞机包括波音737-200500、波音747、波音757、波音767、波音777，麦道飞机包括MD-11、MD-82、MD-90;图线峰值主要是新机加入第二年的升高以及采取改进措施后的降低。如川航A320飞机1996年加入航班，1997年发生5起重要事件，起落架原因则占4起。飞机使用的头两年和2/3寿命期后，起落架系统的故障率一般较高。客机起落架系统故障主要导致航班延误、取消等影响正点率，着陆冲出跑道与中断起飞危及飞行安全，换件率上升则增加成本。飞机着陆冲出跑道主要是机组与天气原因，根据国内外的统计，由起落架原因导致冲出跑道的事件不多，除DC9飞机多次发生起落架断裂导致事故外，主要是冲出跑道导致起落架系统的损伤，以及飞出的残片损坏发动机、油箱与结构等。中国民航近10年主要客机发生的中断起飞中起落架原因占14.3%，其中波音737-300占5.8%，MD-82飞机占6.5%。中国民航主要机型因起落架故障导致重要事件的航班延误年均占总延误的4.5%，航班取消占总取消的11.3%。19981999年因起落架系统故障导致重要事件引起的年均万次起落延误、取消率与年均换件次数率如表2，麦道飞机延误、取消率较高，新加入的MD-90飞机取消率达2.18。每次换一件或多件，换件次数率最高的轮胎占年均的27%，其次是刹车、收放系统与支柱封圈，年均换件分别为23.5%、17.2%、8.4%。从以上分析得出，运输机起落架系统故障是飞行事故与征候、不正常飞行与重要事件的主要因素之一，影响飞行安全、航班正点率与运营成本。起落架系统故障类型及分布现代运输机起落架系统的功能:承载、减震、收放、刹车与保证飞机地面运动，对应的减震承力构件、收放、刹车与前轮转弯系统故障与工作特点相关。分析波音公司提供的安全信息，运输机起落架原因导致的事故与征候中，故障类型及分布百分比如表3。据不完全统计，麦道飞机起落架系统故障类型及分布为:构件损伤占34.4%(包括收放、刹车、转弯系统构件，胎面分离与破裂占28.2%，轮胎及组件脱落占18.8%,收放故障占6.2%。由此可见，构件断裂、机轮故障是事故与征候的主要原因。中国民航19931999年主要运输机因飞机原因导致的不正常飞行与重要事件中，空客、波音、麦道飞机起落架故障类型及百分比如图2。构件损伤主要包括结构受力件，系统件损伤列入各系统故障。较为典型的损伤有:波音飞机起落架舱门拉杆、摇臂、锁钩断裂，扭力臂接耳及连接螺栓断裂，动作简接头裂纹，支柱接头轴承损坏与内筒镜面掉块等;MD-82飞机起落架支柱外筒折断与上锁连杆裂纹等。前轮转弯系统主要故障:空客飞机的控制组件断线与插头松脱;麦道飞机转弯动作筒压力管漏油;波音飞机的计量活门失效，转弯动作筒及管接头漏油，转弯操纵卡阻、传动纲索断裂等。机轮组件故障类型主要有:轮胎破裂、胎面分离、严重磨损、刺伤与漏气、轴承破裂等，波音与麦道飞机故障率较高。此外，波音飞机的轮毂连接螺栓断裂较典型。起落架机轮故障直接危及飞行安全，据国外统计，19911995年全世界商用喷气运输机起飞阶段发生的事故中，机轮原因导致的事故占10.1%。空客、波音、麦道主要机型起落架收放与刹车系统原因导致事件的主要故障类型分布按故障频率排序如表4。主要运输机型起落架系统多发故障分析运营信息表明，现代运输机起落架系统虽能满足使用要求，但可靠性低于飞机其他系统。故障的产生不仅与实际载荷特性有关，还受环境变化、使用与维护质量影响，既有随机性、偶然性，也带普遍性。分析起落架多发故障的原因，可以从设计、制造、管理与使用等方面采取针对性措施。下面重点分析中国民航19931999年主要运输机型起落架原因导致重要事件的多发故障率及原因。起落架减震支柱的多发故障中，漏油占故障的64.2%，漏气占32.1%，除少数为放油活门与充气嘴泄漏外，都属封圈密封失效。主要原因是支柱封圈频繁磨损、老化、断裂等。如果封圈采用性能更好的材料，改进设计与工艺，加强飞行前后检查，适当缩短更换周期，则可将故障减少10%以上。漏油故障率较高的是MD-82飞机，较低的是空客飞机。机轮多发故障中，轮胎破裂占24.6%，一半以上是因外物扎刺，其余则因刹车不当与防滞失效拖胎，过热烧伤与刹车热导致温度骤然升高等;轮胎磨损与划伤超标占故障的19.7%;轮胎漏气占12%，主要原因是充气嘴封圈损坏，刺透与易熔塞老化;胎面分离占6%，主要原因是各层橡胶及老化不同与制造、翻修质量问题，波音飞机轮胎胎面分离故障率较高，多数是翻修过的轮胎;另据波音公司检查认定，部分轮胎胎肩磨损比胎面快气压低，也是胎面分离的原因。此外，波音737-300与波音757-200发生轮毂裂纹、连接螺栓断裂达6.5%，部分属于疲劳原因。起落架收放系统多发故障中，动作筒、接头及管破漏油占收放故障的31.3%，主要原因是压力波动、热胀冷缩导致的管壁、喇叭口接头疲劳破损;接近电门组件工作不稳定与失效占故障的11%，主要是感应电门的传感头损坏、变形与线路断裂、插头松脱;收放位置锁与终点电门故障占22.1%，主要原因是锁组件卡阻、电门触头磨损、污垢与间隙等导致接触不良，同时影响信号指示;收放控制组件故障占8%，主要是手柄卡阻，原因是电磁锁线路断开、继电器故障与接近电门失效所致，波音飞机较为突出。起落架刹车系统多发故障中，刹车管路漏油占24.6%，其中软管及接头破、裂、断占18.7%，主要原因是软管材料在压力波动、管子振动与温差、高热等作用下的疲劳与老化;刹车盘和片断裂、刹车毂磨损、动静片咬死等占20.9%，主要原因是使用条件多变、操纵不当与疲劳;刹车控制与防滞组件故障占29.9%，其中防滞故障占一半以上，主要是防滞控制盒与轮速传感器工作不正常，原因是电子插件及线路的环境适应性低。波音含麦道飞机刹车故障率较高，其中波音飞机刹车盘定位销多次断裂，麦道飞机控制盒与传感器多次失效。从川航A320飞机一般故障分析得出，电子控制组件多个相连时，自动化程度提高，但某一元件故障则影响系统工作。如前轮转弯与主轮刹车控制组件相连，成了系统主要故障之一。事实表明，要准确地给出起落架系统的故障及原因比较困难，加之中国民航主要机型都是从国外购进，资料不全与换件为主的处置手段，更增加了深入剖析的难度。现代高亚声速喷气运输机的发展已进入了一个相对稳定期，估计未来30年这类运输机仍将是客运市场的主体。提高使用可靠性是运输机改进设计的主要任务之一，使用故障特性则是改进设计的重要依据。