A320飞机横向抖动浅析

一、 概述

飞机的抖动，确实是个疑难杂症，令人头疼！对于A 320的抖动情况，现结合本司的一架A 320 CEO的横向抖动排故进行分析。

二、 系统原理1 、飞机的操纵

飞机的主要操纵是通过三个操纵面——升降舵、方向舵和副翼来进行的。转动这三个操纵面，在气流的作用下，就会对飞机产生操纵力矩，使其绕横轴、竖轴和纵轴转动，以改变飞行姿态。 按运动方向的不同，飞机的操纵也分为纵向、横向和滚转操纵。

飞机的纵向操纵是通过操纵驾驶杆或驾驶盘控制升降舵来实现的。以驾驶杆为例，飞行中驾驶员拉杆，机头上仰；向前推杆，机头下俯。基本原理是：当驾驶员向后拉杆时，经传动机构的传动，升降舵向上偏转相应的角度，在水平尾翼上产生一个向下的附加气动力，形成对飞机重心的抬头力矩，使飞机抬头，迎角增大。如果飞机原来是平飞状态，则开始进入爬升状态。同理，当驾驶员向前推杆，则飞机低头，迎角减小。

飞机的滚转操纵是通过操纵驾驶杆或驾驶盘控制副翼来实现的。在飞行中, 向左压杆或逆时针方向旋转驾驶盘,飞机向左滚转;向右压杆或顺时针方向旋转驾驶盘,飞机向右滚转。基本原理是:当驾驶员向右压杆时,经传动机构的传动,右副翼向上偏转一个角度,于是在右机翼上产生了一个向下的附加气动力,使右机翼升力减小;同时,左副翼向下偏转一个角度,在左机翼上产生向上的附加气动力。左机翼产生的升力大于右机翼升力,对飞机重心形成一个向右的滚转力矩,使飞机向右滚转。同理,当向左压杆,飞机左副翼上偏,右副翼下偏/使飞机相左滚转。

飞机的航向操纵是通过脚蹬控制方向舵来实现的。飞行中, 蹬右脚蹬,机头向右偏,飞机向右偏转航向;蹬左脚蹬,机头向左偏,飞机向左偏转航向。基本原理是:当驾驶员向前蹬右脚蹬时,方向舵向右偏转一个角度,在垂直尾翼上产生一个向左的附加气动力,对飞机重心形成一个使机头向右偏转的偏航力矩,飞机向右偏转航向。同理,当向前蹬左脚蹬时,则方向舵向左偏转,飞机向左偏转航向。

方向舵控制系统原理

2 、方向舵控制：

脚蹬：脚蹬通过钢索控制机械差动组件，进而控制绿、蓝、黄液压伺服控制器来控制方向舵。左右两对脚蹬通过机械连杆连接以实现操作同步。

FMGC：自动驾驶时，F MGC给信号到F AC计算机进行方向舵的控制，此时脚蹬和侧杆都锁定并保持在中立位；

方向舵配平：方向舵配平旋钮通过E LAC和F AC后，经过R VDT和机械差动组件后控制绿、蓝、黄液伺服压控制器控制方向舵，此时脚蹬会随动；

侧杆：在进行滚转操作时，侧杆可以控制方向舵以配和滚转转弯飞行，信号通过E LAC和F AC来控制方向舵；

抑制荷兰滚：此时飞控计算机同样会控制方向舵。

伺服控制：方向舵的偏转由三个液压伺服控制作动筒控制。从上至下分别使用蓝、黄、绿系统的液压。正常情况下三个液压伺服控制器同时工作并控制方向舵。在自动飞行模式和通过侧杆控制方向舵时，F AC1/2会通过控制绿和黄系统偏航阻尼控制器并通过机械差动组件来控制三个液压伺服控制器。在同一时刻，只有一个偏航阻尼作动筒是在ACTIVE MODE模式，另外1个则工作在MONITORING模式。

偏航阻尼控制器ACTIVE MODE & MONITORING

3、方向舵铰链

方向舵结构依靠7 个铰链连接到垂直安定面，最底部为1#铰链，往依次为2#——7#铰链；每个铰链包含上下两个衬托、螺栓以及螺帽、垫片、hinge-arm fitting （包括轴承）组成。

1# 铰链

6# 和7#铰链

2# —5#铰链

hinge-arm fitting

三、 抖动排故分析1 、抖动观察表

表格使用方法，手册里也有举例说明，举例如下：

可以看到，通过咱们交接给机组的抖动观察单收集到的信息，依次将对应的数值栏标出，最终通过每一列所有得分相加，得到一个最大的数值，这一列对应的类型，就是手册认为可能性最大的类型，可以作为初次接 抖动的处置参考。

以B-8851 飞机2月27日机组反馈的抖动观察单为例：

最终得出的结果为下图：

针对这个 告。可能性最大的是方向舵，也就是TYPE 5 的排故方案。

通过分析机组2 月到3月份反馈的抖动观察表，得到的结果均指向方向舵，固本次排故重点针对方向舵。

2 、关于方向舵导致的TFU说明

空客发布过相关的TFU 指出，如图下所示，方向舵液压伺服控制器两端的轴承和舵面铰链轴承的磨损均会导致方向舵后缘的游隙过大，并进一步导致飞机在空中的横向抖动。

3 、伺服液压作动筒导致的抖动

伺服液压控制器导致的抖动，主要原因为控制器两端的轴承磨损导致方向舵后缘的游隙超标，另一个原因是伺服液压控制器性能衰退，无法稳定的保持当前的控制位置，主要原因是作动器内部的封严退化，渗漏超标。

已本次排故为例，该飞机2017年1 0月到1 2月机组多次反馈横向或者不能识别方向的空中抖动情况，大部分可以可以减速或者踩脚蹬后消除。检查方向舵伺服控制器作动行程，单独打压2025GM 蓝伺服控制器量间；隙值为13.6mm ，分别单独打压测量3025GM黄、1025GM绿伺服控制器间隙分别为10.5mm 、11.5mm，标准为8mm到12mm；检查升降舵铰链无磨损。更换黄和蓝系统液压伺服作动筒后，机组在相当长一段时间内为反馈抖动情况。（后续直到2020年低，期间机组只是偶尔反馈过几次抖动情况）。

2021年开始，机组反馈的抖动情况越来越多，到2 月和3月份，几乎每天都在反馈有抖动情况。这不排除之前也存在抖动情况，但是情况不严重，后面大家都反馈后，也引起了各机组的重视，导致抖动情况突然频繁地反馈。

整理机队关于横向抖动的故障历史，通过分析海航机队几年的A 320系列飞机动拆下的50 份伺服控制器修理 告，分析发现有45份是因为抖动拆下的，占比为9 0% ，剩下的5份是因为漏油拆下。进一步分析修理，只有2份无未发现轴承磨损超标，剩下的48份均有轴承磨损超标的情况；有4 7份在分解中检查发现作动器封圈磨损。更换作动器后的飞机，在接下来的大概两年内基本无横向抖动情况发生。三个系统的作动器更换占比上，绿系统占比最大为5 9% ，这可能与绿系统作动器在最底部，受到的游影响最大有一定关系。

这可以印证作动器轴承的磨损以及性能衰退是是导致飞机抖动的一大原因，更换性能不符合标准的作动器，能在一定程度上解决抖动情况。

4、方向舵铰链磨损是横向抖动的根源所在

根据T SM和T FU 55.36.00.013 Rudder hinge line bearing structural play，A 32系列飞机的横向抖动根本原因在于方向舵铰链的长期工作导致的磨损。方向舵铰链的检查空客建议放在C 检进行，本次由于机组频繁反馈横向抖动情况，故而提前检查。拆下检查的1-7# （除去6# 铰链），均由不同程度的磨损情况，如图

铰链的磨损主要发生在轴承滚珠上，连接螺杆和衬托检查均无明显磨损。

注：拆装铰链螺杆需要专用工具。

另外在检查中发现方向舵上方有明显的倾斜，并且左上与垂尾连接处，有明显接触和磨损，右上则有较大的间隙，这应该为铰链磨损所导致。因为铰链的磨损导致方向舵整体的偏移，导致不能在翼单独更换某些铰链，否则无法正确校正方向舵位置。

四、 小结

彻底解决飞机的抖动问题，既可以提高乘客的乘坐舒适度，又可提高机组的驾驶舒适度，还可以减机务的工作量，进而减少航空公司的维护成本。

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