某型伺服作动器故障研究

李玉晓

李玉晓，申秦瑜 石家庄海山实业发展总公司 河北石家庄 050200

摘要：伺服作动器是飞机飞行控制系统的执行部件，自检测过程中报出监控器故障，通过工作原理，分析出能够引起此类故障的各种可能原因，逐项进行验证，最终定位为故障检测器故障，并进行排除。

关键词：伺服作动器；故障；故障检测器

0引言

伺服作动器是某型飞机飞行控制系统的执行部件，接受飞行控制计算机的指令，以液压系统为动力源，带动与之相连的舵面运动，从而达到在飞行过程中改变飞机飞行姿态的目的。若伺服作动器故障，将不能带动相应舵面运动，从而失去对相应舵面的操纵能力，轻则影响飞机任务的执行，重则影响飞机及飞行员安全。

1 故障描述

某型伺服作动器因在外场自检测过程中发生故障，返回工厂检测修理，通过对故障代码进行解读，故障原因为EHV监控器故障。

产品接收后，在试验台上对产品进行了测试，报出EHV故障，故障再现。

2 工作原理及故障分析

2.1 主要组成及工作原理

伺服作动器控制部分由电磁阀、减压稳压阀、故障检测器1、故障检测器2和EHV组成。其中EHV为核心控制部件，接收飞控计算的控制指令，控制油路工作。飞行控制系统为检测EHV的工作情况，在伺服作动器中设置了两个故障检测器，一个用来检测液压部分的工作性能，一个用来检测电气部分的工作性能。

飞控计算机将电指令信号通过导线发送给伺服作动器中的EHV（电液伺服阀），EHV通过改变挡板的偏度，控制液压由的流量，进而改变伺服作动器腔内的压力，推动作动筒运动，带动与之相连的舵面运动。故障检测器1为液压级故障检测器，通过液压的变化感知液压油路的故障情况，并将故障信号传递给故障检测器2，故障检测器2将液压故障转变成电信号发送给飞控计算机，用于飞控计算机进行控制率的计算。工作原理框图见图1。

图1  工作原理框图

2.2 故障分析

根据伺服作动器中故障检测器的工作原理，分析可能导致报出故障检测器故障的原因有：

1. EHV故障，故障检测器检测到EHV故障后，将故障信号反馈给飞控计算机。EHV的主要故障原因为节流孔或喷嘴堵塞均会导致EHV四个控制腔压力发生变化，造成零偏电流超差，发生故障。

2. 故障检测器1故障，故障检测器1为液压类精密阀，阀芯容易受颗粒度比较大的杂质或多余物污染，导致阀芯卡滞。弹簧力系数超差，也会使得故障检测器1工作异常，报出作动器故障。

3. 故障检测器2故障，故障检测器2为电器类产品，主要由4个微动开关和传输信号的导线组成，微动开关工作行程小，在液压偶发波动时被误触发，也会报出伺服作动器故障。导线虚焊等也会报出伺服作动器故障。

综合以上分析，得出故障树如图2所示：

图2  故障树

2.3 故障定位

按照故障分析情况，对产品进行分解，分别对节流孔、喷嘴、阀芯、弹簧、微动开关、导线焊接情况等进行检查：

1. 分解EHV至节流孔，用十倍放大镜对节流孔进行检查，未发现污染物，用汽油对节流孔进行冲洗，也未发现污染物流出。

2. 分解EHV至喷嘴，用十倍放大镜对喷嘴进行检查，未发现污染物，用汽油对喷嘴进行冲洗，也未发现污染物流出。

3. 分解故障检测器1至阀芯，目视检查阀芯，未发现多余物，且不存在卡滞现象。

4. 分解故障检测器1至弹簧，对比两侧弹簧长度，基本一致，分别测试弹簧压缩力，其中一弹簧略小于另一个。

5. 分解故障检测器2至微动开关，目视检查四个微动开关，无粘连、发黑等现象，分别测试四个微动开关电气性能，性能良好。

6. 目视检查与微动开关连接的导线，不存在短路、绝缘层发黑等现象，用镊子检查导线的焊接情况，焊接牢靠，不存在虚焊的问题。

综合上述检查情况，初步判断为故障检测器1中弹簧力变小所致。用测试设备对故障检测器1进行性能测试，发现故障检测器1性能在合格范围内的下限。

2.4 故障排除

更换故障检测器1中弹簧力变小的弹簧，按照装配工艺文件要求，对伺服作动器进行组装，装配完成后，对伺服作动器进行性测试，故障未再现，故障现象消失。

3. 总结

伺服作动器是飞行控制系统的执行部件，对飞行安全至关重要，因此在在产品设计时加入了故障检测部分，目的是为了检测伺服作动器的工作性能，在发生故障时将故障信号反馈给计算机，用于飞控计算机对故障情况作出处理。但实际使用过程中，存在一种情况，故障检测部分发生故障，同样会将故障信息反馈给飞控计算机，这也为我们在今后的故障排除方面积累了一定的经验。

参考文献

1. 林肖芬，董操;飞机操纵系统与液压系统动态特性的综合分析研究[J];南京航空航天大学学报;1994年05期

2. 张长福;姚玲峰;飞机用多功能液压源控制系统设计[J];液压与气动;2011年07期

3. 王永熙;电传操纵飞控系统电液伺服作动器的性能分析[A];1995年中国控制会议论文集（下）[C];1995年

4. 荣亮;伺服作动器新型动态加载系统仿真与研究[D];南京航空航天大学;2017年

作者简介：

李玉晓，男，飞机飞行控制系统技术员，从事飞机飞行控制系统研究与现场技术问题处理工作。

申秦瑜，女，质量管理技术员，从事飞机质量控制工作。