专题 市场分析 解决方案 解决方案

机身振动故障分析

描述:随着诸如操纵面和起落架舱门之类的可移动结构部件的老化,铰链和作动器的磨损有时会导致机身振动。这些振动会在乘客舱内引起噪音和身体不适。

为防止组件进一步损坏,应迅速找出并消除振动原因。为此,维护人员要求机组人员使用振动报告单(VRS)观察振动。

开始观察之前,清楚了解如何完成VRS非常重要。VRS的某些部分需要在自动驾驶仪处于OFF状态时进行手动控制输入,因此无法在RVSM空域中执行。

飞行中的飞机振动

如今,空客机队受益于多年的累积使用经验,并且相对没有飞行中机身振动的报告。但是,有时仍会报告机身振动。

发生机体振动时,飞机内部人员可以识别出它。根据振动的来源,它既可以作为物理运动,也可以作为噪声,或者既作为运动又作为噪声经历。这些经历会引起乘客的关注和不适。此外,任何振动都表明组件磨损增加。由于这两个原因,应迅速确定振动原因。

振动原因

由于机队规模的原因,空客飞机机身振动的大多数报告都是A320系列机型。

为了确定振动的原因,空客公司与航空公司和设备制造商组织了一个为期四年的工作组,重点是A320系列机队。这项工作确定了大部分的振动出现在飞机的尾部,包括来自方向舵振动的57%和来自升降舵振动的15%。机翼中可移动的操纵面合计仅占11%,而腹部整流罩,乘客和起落架舱门中的操纵面则占17%。

6.png

 (图1)空客A320系列飞机机身振动的主要来源

尤其是在飞行控制舵面上的振动的主要原因是伺服控制轴承,伺服控制链接件和/或舵面铰链(轴承和链接件)的自由运动。自由运动主要是由磨损引起的。

当存在自由运动时,只要舵面处于零铰链力矩,飞行控制舵面或门就会在自由运动所产生的空间内发生轻微振荡的趋势。在这种情况下,只有提供能量输入(通常是由于足够高的空气速度的空气动力作用),才可观察到振动。这种现象称为“有限循环振荡”(LCO)。

有限周期振荡(LCO)和安全性

LCO的特征在于,在触发输入启动后,会产生恒定幅度和频率的稳定且不发散的振动。LCO不会产生任何处理或性能方面的问题,因为在振动过程中,表面和系统仍然保持完全有效。这是一种稳定的自我维持的不发散现象。

LCO振动不会发散,因为LCO振幅每增加一次,LCO力学中涉及的阻尼项也会增加并自动导致振幅减小。额外的阻尼来自所涉及的自由打球区域上振幅增加引起的刚度增加;组件相互推压的力。

7.png

(图2)有限周期振荡(LCO)的波形

LCO振动不会发散为颤动现象,因为振动幅度的任何增加都会被组件相互推压的力所衰减。

故障排除飞机振动

向维护人员报告

遇到机身振动时,建议迅速采取措施,以识别并解决振动原因。因此,重要的是机组人员应将振动情况报告给维修人员。

故障排除手册(TSM)中为维护人员提供了适当的步骤,以解决此问题。但是,由于机身振动仅在飞行过程中发生,因此维护人员将需要飞行员对振动进行观察。

振动报告单(VRS)

为了收集飞行员的观察结果,在TSM程序“确定飞行中机身振动和/或噪声的原因”中提供了“振动报告单”(VRS)。完善的VRS将为维护人员提供足够的信息,以帮助完成决策和决策表,以便他们可以识别飞机中正在振动的特定部分。

从(图3)中可以看出,VRS分为以下四个部分:

  • 发生振动和/或噪音时的飞行状况

  • 观察何时发生振动和/或噪音

  • AP ON会影响振动的参数更改

  • AP OFF会影响振动的参数更改

VRS的第1部分收集基本航班信息。第2至3节还介绍了其他数据收集字段,这些字段不需要飞行员进行任何特定的控制输入。

8.png

(图3)振动报告单(VRS)

可以在相关维护文档中找到VRS,以对机身振动进行故障排除,如下表所示。对于每种空客飞机型号,VRS的内容几乎相同。A350 XWB文档已在2018年第一季度合并到Line Maintenance文档中。

9.png

当发生振动时,可以通过观察飞机,其仪表和振动来找到第2节中所需的信息。为了使报告的信息具有更高的可靠性,建议将飞行机组与机舱机组人员的振动最强的地方进行比较。

当控制舵面处于零铰链力矩位置时,可能会引起振动。因此,在第3部分和第4部分中收集的信息的原理是在进行控制输入并将控制舵面移出零铰链力矩位置时监视振动。如果进行了控制输入并且振动发生了变化,这将为振动所涉及的舵面提供有用的指示。

但是,第3节所需的试点操作与第4节所需的操作之间有重要区别。

可以通过在自动驾驶仪打开的情况下观察飞机来收集VRS第3节中所需的信息,而只有在关闭自动驾驶仪的情况下才能收集VRS第4节中的信息。目的是观察振动的任何变化,包括其变弱,停止还是变强。

在第3节中,只要自动驾驶仪本身命令改变推力设置,转弯,爬升或下降,就进行观察。VRS本部分中列出的唯一手动操作是将速度制动器选择几度。由于速度制动器伸展而引起的振动变化可以表明该振动起源于升降舵。

如果由于高度设置或推力设置的变化而导致振动发生变化,则升降舵或方向舵都可能成为振动源。如果在转弯期间改变振动,则副翼将成为主要的结构元素。

仅当第2节和第3节未能成功帮助识别振动源时,才应使用VRS的第4节。当飞行员直接使用侧操纵杆输入俯仰和侧倾,或者使用方向舵微调输入偏航时,飞行员会直接进行小而平稳的飞行控制输入,从而观察到振动。

俯仰输入引起的振动变化表明,升降舵是最可能的振动源。由于偏航输入引起的振动变化表明方向舵是最可能的振动源。最后,由于侧倾输入而引起的振动变化主要表明该振动来自副翼。

实践中的VRS

10.png

RVSM空域

如今,绝大多数民航业务都发生在缩小垂直间距(RVSM)空域内。在RVSM空域进行操作的规范要求是保持自动驾驶仪(AP)接合,以确保飞机不会偏离其指定的高度。

VRS的第1至3部分都可以在AP开启的情况下完成。但是,第4节只能在AP关闭的情况下完成,因此不能在RVSM空域中执行。这种情况意味着完成VRS的第4节可能并不总是适合所有航空公司的运营。

航空公司政策

尽管对于飞行员来说,在AP OFF的情况下飞行是正常的任务,但某些运营商更愿意仅让技术飞行员完成VRS的第4节,因为这可能涉及非常规操作。一些运营商更喜欢在无收入航班上进行VRS评估。

无论运营商选择以哪种方式填写VRS的第4部分,TSM中的相关说明都阐明了实现该程序的适当技术。这包括以下几点:

适用第4条的适当技巧

  • 如果飞行条件和航空公司政策允许,并且不在RVSM空域,则飞行机组可以断开自动驾驶仪以尝试确定振动源

  • 所有输入必须平稳,并遵循飞行指导(FD)栏的指导

  • 通常只有很小的输入足以阻止振动

  • 出于VRS评估的目的,既不需要也不建议使用大型控制输入,尤其是在机上载有乘客的情况下

  • 按顺序俯仰,滚动和偏航应用此程序

  • 如果振动没有停止,则施加+/- 1.5°MAX(偏航)的小方向舵配平输入

  • 不要使用方向舵脚蹬踏板

  • 报告完成后,应根据需要重新设置AP

有时可能会遇到飞行中的飞机振动,从而导致乘客不适。振动通常是由部件磨损引起的。

这些振动不会引起任何处理或性能问题,并且不会发散为颤振,因为它们会被周围的结构和系统所阻尼。但是,为防止设备进一步退化,应迅速解决它们。

为了帮助识别振动源,必须在飞行过程中进行观察。维护人员向飞行机组人员提供了振动报告表(VRS),该表将飞行机组对振动的观察构造为对维护人员有用的形式。

VRS的第1至第3节只能通过飞行员观察来完成,而无需采取任何特定措施。如果VRS的第1至3部分不允许识别振动源,则有必要应用第4部分。

VRS的第4节只能在自动驾驶仪关闭的情况下执行,因此无法在RVSM空域中完成。必须将适当的技术应用于这些评估。一些航空公司更喜欢由技术飞行员在无盈利飞行中完成第4节的程序。

更多详细信息可参考以下文件:

11.png

来源:帅哥讲坛,作者:帅哥

Related posts

大数据平台对机场运行效率提升的支持和前瞻性展望

一潼

论坛推荐|包毅:智慧民航建设归根结底是发展的问题

一潼

观点:航企复航需精确规划 政府应提供财政救助

一潼

Leave a Comment