飞机纵向操纵迟缓与驾驶杆推拉困难问题研究

飞 机纵向操纵迟缓与驾驶杆推拉困难问题研究

白宇

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西 西安

【摘 要】飞机操纵系统的问题直接影响飞机的安全。飞机在起飞、着陆、爬升、下降过程中同时出现机身纵向姿态俯仰迟缓现象和驾驶杆推拉困难两个现象，问题现象较为复杂。本文通过对飞机操纵的理论分析，准确地判断问题所在，并提出了解决的方法。

关键词：驾驶杆、重心、升降舵系统

1引言

用户反映驾驶员在操纵升降舵飞机起飞爬升阶段拉驾驶杆费力且拉到位后飞机机头纵向抬头迟缓爬升困难，并且在飞机着陆阶段飞机下降推驾驶杆同样费力且推到相应行程飞机机头低头慢，下降慢，整个飞机纵向操纵困难。因此若升降舵操稳系统出现问题，对飞机的起飞着陆的操控造成影响，可能会导致严重后果。

2.问题分析

根据接机驾驶员描述的问题现象分析，若只是单一飞机俯或仰机头重，仅仅将升降舵调整片进行调整即可解决，但此次问题表现比较复杂，也并无类似解决方案可参考，只能根据问题描述对可能性原因进行逐一分析判断。首先，在空中驾驶杆推拉操纵时，驾驶杆在运动过程中使用费力现象，说明可能系统在运动过程中有卡阻现象，即在系统中某个或某些运动连接点的运动部位有锈蚀、裂纹、损伤或润滑不足等，使得系统运动不顺畅。再则，飞行员在空中推拉驾驶杆操纵升降舵时，飞机纵向俯仰运动迟缓，升降舵操纵系统跟随性差，说明系统中可能存在较大间隙、系统刚度或传动件性能变差。最后，从飞机整体结构出发，检查飞机舵面和调整片是否存在开度超差、变形问题，分析飞机平衡稳定性的影响，遵循飞机操纵性力矩平衡原理，查找出根源所在。

3.问题判断与查找

3.1 驾驶杆推拉操纵卡滞问题的分析判断

首先在地面对飞机驾驶杆进行操作，在向前和向后小角度运动时均未感觉到驾驶杆明显停顿，然后驾驶杆稍微加力，驾驶杆继续运动，且运动比较顺畅。如系统中有卡滞现象时，无非是在系统中活动关节部位的轴承锈蚀，或是系统与其他系统有碰撞现象。但由于问题只发生在驾驶杆向前或向后的运动中，所以与其他系统有碰撞现象的情况一般不会发生。系统中有卡滞现象只能是系统中某个活动关节部位的轴承锈蚀、破损所产生的。进一步对升降舵系统进行检查在前后推拉杆时，载荷机构的弹簧力、系统摩擦力等按一定的传动比传动到驾驶杆上，在驾驶杆运动中，载荷机构的弹簧力，系统的摩擦力根据测量都在规定的范围以内。再测量钢索张力符合标准，说明系统内并不存在未知性卡滞。整个升降舵系统处于良好状态。

3.2 飞机跟随性差问题的分析判断

从硬式操纵系统的特点分析，系统跟随性差主要是跟系统的刚度、系统的间隙和传动偏转机构不灵敏有关。

首先，系统的刚度问题。系统的刚度主要与拉杆、摇臂、支架以及机体的刚度有关，这些在飞机设计时已经做过试验考证。飞机在使用一段时间后一般不会发生变化，所以不考虑系统刚度问题。

其二，系统的间隙问题。系统间隙主要是受各个连接部位的间隙影响。主要有拉杆与拉杆之间的连接间隙、摇臂与拉杆之间的连接间隙、摇臂与摇臂之间的连接间隙以及系统的轴承游隙。这些相关材料都为钢材，不容易产生磨损和变形。

轴承的游隙检查比较困难，而且问题飞机又是新飞机，问题发生可能性比较小，因此，轴承问题可不作为问题的主要方向，此项检查工作可安排最后进行。

最后，系统的偏转不敏感问题。系统偏转主要是在操纵驾驶杆时，需测量操纵驾驶杆位置对应系统偏转值。对升降舵操纵系统分别测量记录驾驶杆由中立位置向前倾斜极限时舵面向下倾转开度值和由中立位置向后倾斜极限时舵面向上倾转开度值，以及观察在推拉杆时的倾斜角度与舵面倾转值是否成线性变化，以免出现杆倾斜角度大舵面倾转小、倾斜角度小舵面倾转大的现象。地面再用同样的方法对升降舵调整片操纵系统，分别使用机械中央操纵台的操纵盘和电动机构操纵进行测量检查。检查系统同时，对升降舵舵面和调整片查看是否存在明显变形。结果检查皆符合要求。

综上所述，除了轴承游隙外，对飞机系统进行了详细检查，排除了因为升降舵系统存在问题导致飞行空中操纵跟随性差的可能，说明了致使飞机纵向操纵问题的原因并不在于飞机操纵系统，而是飞机总体气动问题，根据气动原理寻找切入点。

3.3 分析飞机的纵向平衡和操纵性

对于静稳定的飞机来说，焦点位于重心的后面，使飞机的平尾产生负升力，w和t分别表示机翼和尾翼，L表示升力，G表示飞机重量，有以下公式：

飞机总升力：L=Lw-Lt=G 对重心的力矩：XLw-（D+X）Lt=0

所以推Lw=（D+X）Lt/X 最终Lt=XG/D Lw=（D+X）G/D

因此由上面的结论可以看出，当重量G不变，重心向前移动时，X增大，总升力L不变机翼和尾翼的升力都要增加。

3.4 问题原因

为飞机能达到稳定爬升或下降状态，是必飞机会产生一定的迎角，且对重心形成的操纵力矩和稳定力矩相等。而焦点位置不变，平尾位置不变，相同迎角下ΔLt不变。飞机稳定的情况下驾驶杆力大，说明飞机的操纵力矩大，再结合问题反应飞机抬头低头拉杆重现象，分析是由于重心过于靠前导致X增大，直接引起飞机整体稳定力矩相较比一般飞机力矩大。也间接的解释了纵向操纵迟缓问题，操纵力矩在变大后，无论飞机抬头低头形成多少的迎角，驾驶员的驾驶杆力都会相较正常飞机的重，在升降舵操纵系统正常工作情况下，为了平衡稳定力矩，在相同迎角下，杆力大说明舵面产生的附加升力大，舵面偏转的角度也会相应变大。从而找出了驾驶杆费力推拉，飞机纵向姿态发生迟缓的原因。

在分析出主要原因后，为证实了之前的判断，计算当时重心数据基本压着前极限位置，导致了机头重纵向操纵反应迟缓、推拉操纵困难的现象，至此，问题原因已查明。

4.问题的排除

对于重心位置靠前的问题，要对其进行重心位修正。考虑一架设计成熟的飞机不宜大动干戈，拆卸是不可行的，那只能是装了。之后寻找飞机适合的位置进行配重操作。

至此，地面所有排故工作已经完成。再次试飞，空中未出现上述所涉及问题。

5.结语

此次复杂问题的解决，给我们积累了宝贵数据经验。也针对操纵系统和重心问题进行了技术问题反思，落实到生产改进中，避免问题的重复出现，保证飞机交付质量，确保飞行安全。

参考文献

[1] 杨华保.飞机原理与构造.

[2] 航空概论