某型直升机自驾仪典型故障分析与排除

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　　[摘 要]本文主要针对某型直升机自驾仪典型故障现象，从直升机自驾仪的功能与工作原理进行阐述，分析故障产生原因并给出排除方案及预防措施。
　　[关键词]直升机；自驾仪；故障分析
　　中图分类号：F31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0332-01
　　引言
　　最初的自驾仪是主要用于稳定直升机的飞行状态，以减轻驾驶员长时间飞行的疲劳[1]。以后又发展到凭借自动驾驶仪能保持飞行速度和高速、并能够控制正升级按照预定航线飞行的水平。目前，在某些先进直升机上装用的驾驶仪，除上述功能外，同其它辅助设备配合，还可使直升机具有在低劣气象条件下自动完成着陆过程的能力、自动跟踪地形的变化作超低空飞行的能力和预防危险飞行状态的能力。
　　由于自驾仪的功能是改善飞行性能和品质，减轻驾驶员的负担，方便其操作，因此自驾仪正常工作与否对直升机的安全产生直接的影响。本文拟对某型直升机自驾仪的典型故障进行分析，准确判断其故障产生原因，并给出及时有效的预防措施，对保证飞行安全有重要意义和参考价值[2]。
　　一、直升机自驾仪的基本状况
　　1、基本组成
　　自动驾驶仪是一种能够稳定和控制直升机运动状态的自动控制装置，是一个能保持直升机姿态，辅助驾驶员（有人）控制直升机航迹的自动调节设备。直升机的自动驾驶仪一般有四个通道，分别由油门、变距杆+自动倾斜器和尾桨变距机构控制。控制通道是 4 个，可操作的对象有 3个，其中自动倾斜器实现总距、纵向周期变距和横向周期变距[3]。
　　自驾仪要代替驾驶员准确可靠地操纵直升机，就必须具备人工驾驶的各项职能。即：①能自动测量直升机的各种飞行参数，如飞行速度、高度、姿态角等；②能将所测得的结果同给定状态值或初始状态值相比较并求出偏差值，如空速差值、高度差值、姿态角差值等；③能将偏差值转变为电信号，经放大器放大后，由执行元件（舵机）通过操纵机构（如自动倾斜器、尾桨变距机构等）改变旋翼和尾桨的工作参数，从而改变气动力而使直升机的飞行状态得以保持或改变。
　　因此，自驾仪要具备人工驾驶的功能，一般就必须有：给定元件、测量元件、放大元件、执行元件和反馈元件等。人工驾驶包括手、脚操纵和油门桨距操纵，以实现直升机的俯仰、倾斜、航向运动和高度变化。故自驾仪一般有俯仰、倾斜、航向和高度四个通道，分别控制直升机的相应运动[4]。
　　2、基本工作原理
　　自动驾驶仪是采用按偏差调节的原理对直升机实施自动控制的。也即是通过测量元件随时测得直升机的飞行参数，并将测量信号与给定信号比较，得出偏差信号（即综合信号）。偏差信号再通过舵回路控制操纵机构（例如自动倾斜器）偏转，使直升机进入给定状态，从而达到减少或消除偏差的目的。在稳定飞行时，自动驾驶仪可以抵制各种干扰，使直升机达到并保持所要求的新的状态。
　　自驾仪通常具有俯仰、倾斜、航向和高度四个通道，以履行手、脚操纵系统和油门桨距操纵系统所具有的人工驾驶职能。另外，为了满足直升机协调转弯的需要，在倾斜和航向通道之间会存在交联信号，其他的通道，大多是独立的。自驾仪四个通道的组成、工作原理与控制规律大致相同[5]。
　　3、基本控制规律 自驾仪的输出量（即自动倾斜器的偏转角或偏转角速度）
　　与输入信号（指综合信号）之间的关系，就是自驾仪的控制规律。自驾仪的控制规律有许多，归纳下来就两种基本类型，分别是比例式控制规律和积分式控制规律。自动倾斜器在自动驾驶仪控制下的偏转角与综合信号成正比关系的，就叫做比例式控制律；具有比例式控制规律的自动驾驶仪成为比例式自驾仪。自动倾斜器在自动驾驶仪控制下偏转的角速度与综合信号成正比，或自动倾斜器在自动驾驶仪控制下偏转的角度与综合信号的积分成正比的，叫做积分式控制规律；有积分式控制规律的自动驾驶仪成为积分式自驾仪。
　　二、典型故障分析及排除
　　1、自动驾驶仪倾斜或俯仰通道工作不正常
　　1.1 故障现象描述及原因分析
　　某型直升机在地面通电时，当航姿系统工作正常后，还没有接通自驾，俯仰或倾斜通道检流计指针乱摆。加压推驾驶杆上的配平按钮，驾驶杆无规律脉动。
　　分析可能产生该现象的原因有：①自驾操纵台上倾斜、俯仰功能失效，会导致倾斜、俯仰通道工作不正常；②自驾计算机本身有故障，其内部两通道的调节网络或伺服机构参数故障也导致倾斜、俯仰通道工作不正常。
　　1.2 排除方法
　　一般在外场采用最多的排故方法为换件法，该方法简单、直观、快速。而故障分析原因中有自驾计算机故障，因此可采用换件法更换计算机进行进一步的判断。当然，如果确认为自驾计算机故障，还可以进行进一步的理论分析，通电检查更换相关插件板来进一步确认故障位置，以降低维修成本。
　　2、飞行过程中纵向不稳定出现点头现象
　　2.1 故障现象描述及原因分析
　　某型直升机在飞行过程中出现纵向不稳定点头现象。分析可能产生该现象的原因：直升机出现纵向姿态不稳定现象，也即是飞行过程中直升机产生震荡，根据比例式自驾仪控制规律分析，应是缺少纵向阻尼造成的。
　　2.2 排除方法
　　该故障采用的排故方法是原理分析法：根据自驾仪控制规律分析，直升机因缺少纵向阻尼产生振荡现象。而增大纵向阻尼的方法是加入一阶微分环节，即是加入俯仰角速度反馈信号作为辅助控制。通过检查，存在角速度反馈信号，故推断故障原因为速度信号产生阻尼较小，进一步检查，发现该故障原因为自驾仪纵向速率放大器不工作。
　　3、飞行过程中驾驶杆自动走杆
　　3.1 故障现象描述及原因分析
　　某型直升机在飞行过程中发现驾驶杆自动走杆。因驾驶杆操纵控制直升机运动的纵向（俯仰）和横向（倾斜）通道，故该故障涉及兩个通道的操纵，分析可能产生该现象的原因：纵向和横向通道伺服阀内有气；舵机横向和纵向伺服阀不对中 （断压遇到通压时，活塞杆位移大于0.25mm）；或是舵机本身有故障。
　　3.2 排除方法
　　针对分析原因对应的操作为：放气；②检查其对中情况，如果不对中，进行调整；③更换舵机。
　　三、结束语
　　直升机自驾仪在飞行过程中起到尤其重要的作用，一旦出现故障将直接影响直升机飞行。而自驾仪具有控制原理复杂、处理数据众多等特点，又会受到驾驶员操作及空中环境的影响。因此，准确判断和排除自驾仪故障有一定难度。本文通过对某型直升机自驾仪出现的几个典型故障现象进行分析，并给出对应的排故方法，从故障中不难看出，能否准确判断和分析自驾仪故障产生原因，需要对自驾仪组成、工作原理及控制规律非常熟悉。当然，我们更希望的是能够防患于未然，因此在日常工作中要做好预防措施：例如：定期检查自驾系统各部件插头、导线的连接固定情况；检查计算机的安装固定情况，看是否安装到位，接地线是否装好；通电时要全面检查航姿系统、自动驾驶仪的各性能参数是否符合规定。
　　参考文献
　　[1]刘诗碧，陈宣任，王进成.某型直升机尾梁一起非典型腐蚀故障修理研究[J].航空维修与工程， 2016（8）：80-82.
　　[2]沈安澜，刘续兴，王文涛，等.某型直升机驾驶舱振动问题的分析与处理[J].中国科技信息， 2018（12）.
　　[3]杨波，王青松，刘芳，等.某型直升机旋翼超转问题研究[J].直升机技术，2016（2）：35-39.
　　[4]罗慕成，李波，林雨生.某型直升机飞控系统故障诊断的研究[J].机械研究与应用， 2018（2）.
　　[5]李露，孟昭磊.某型直升机发电机脱网故障分析及应用[J].电子测试， 2018（z1）：120-120.
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