抗荷调压器故障分析

王朋李博

摘要：抗荷调压器是飞机抗荷系统的主要组成部分，抗荷系统可减轻过载对人体机能的不良影响，缓和过载飞行时血液向腹腔和下肢血管的惯性流动，改善飞行员脑部的供血情况，减缓因过载造成的内脏器官移位，以保持飞行员正常的工作能力（特别是视力）。本文通过抗荷调压器内外场检测数据不一致问题分析，为飞机维护工作提供了技术参考。

关键词：抗荷调压器；过载；配重；活塞；砝码

1.故障现象

航空飞机试车过程中，检查抗荷调压器工作性能时，过载值为高压级2G（砝码标重），抗荷调压器检测仪压力表指示高于技术标准上限30%。

2.故障定位

该抗荷调压器活塞顶部凸出高压配重凹坑3mm，外场和内场进行抗荷调压器工作性能检查使用的砝码与抗荷调压器高压配重接触的位置不一致。外场使用的砝码底部直径小于15mm，能够进入高压配重的凹坑；内场使用的砝码直径大于15mm，底部与抗荷调压器高压配重的顶面接触。外场试车过程中进行抗荷调压器性能检测时，砝码进入高压配重凹坑，先将活塞下压3mm后（活塞顶部与高压配重凹坑底部平齐），再对高压配重施力，导致活塞增加了3mm的下压量，使得抗荷调压器输出压力超出规定值。

3.机理分析

3.1抗荷调压器工作原理

抗荷调压器是飞机抗荷系统的主要组成部分，高压级时与抗荷代偿两用裤等装备配套使用，可减轻过载对人体机能的不良影响，充分发挥飞机的机动灵活性能。当飞机产生正向过载时，抗荷服便压紧人体下半身，缓和血液向腹腔和下肢血管的惯性流动，改善飞行员脑部的供血情况，减缓因过载造成的内脏器官移位，以保持飞行员正常的工作能力（特别是视力）。

抗荷调压器主要由壳体、活塞、气塞、高压配重、低压配重、高压弹簧、低压弹簧、调整螺钉及预充压组件、安全活门、调节塞等零组件组成。

预充压组件主要由预充压壳体、预充压活门、预充压弹簧、调节螺母、锁紧螺母等组成。

安全活门主要由底座、活门、弹簧等组成。在输出压力超过规定的工作压力时，安全活门自动开启泄压，保证抗荷服内压力不超过规定值，避免抗荷服损坏和飞行员受到伤害。

调节塞组件主要由螺盖体、旋钮、调节塞、弹簧等组成，由它来控制高压配重是否参加工作。螺盖体上有标明“高”、“低”位置的两个槽，将旋钮转到不同的位置可分别嵌入两个槽中。当嵌入高压槽中时，调节塞被拔出，高压配重参与工作，即为高压级；当嵌入低压槽中时，调节塞被弹簧顶出，卡入高压配重的环槽中，使其不参与工作，即为低压级。

当过载小于2G时，配重及活塞均不工作。此时，气源空气经壳体和活塞之间的间隙渗漏进来，再排入座舱，由于预充压组件的作用，截留部分空气形成预充压，给抗荷服预先充上一小压力的空气，多余的空气排入座舱。

当过载超过2G时，配重及活塞在惯性力作用下分别压缩高、低压弹簧向下移动，此时活塞上的梯形环槽、输入接管嘴与输出接管嘴形成通道，同时关闭预充压与调压的通道，空气进入抗荷服，随着压力的升高，部分空气建立使活塞趋于上移的反压力，它和高、低压弹簧的弹力一起，与配重及活塞因惯性力而“增大”的重量相平衡，使活塞环形槽下缘与壳体凸缘间处于关闭的临界状态，保持一个适当的间隙，空气经此间隙补偿着抗荷服与抗荷调压器的漏气量。这时抗荷服中的空气压力保持相对稳定。

过载增大，配重及活塞的惯性力增大，活塞下移，活塞环形槽下缘与壳体凸缘的间隙增大，因而抗荷服内压力升高，活塞上移，直至处于新的平衡位置。在过载超过9G瞬间，安全活门自动开启泄压，抗荷调压器输出最大计算压力。

过载减小，配重及活塞的惯性力减小，活塞上移，活塞环形槽下缘与壳体凸缘的间隙减小，因而抗荷服内压力降低，使活塞下移，直至处于新的平衡位置。当过载不足2G或消失后，高、低压弹簧弹力分别推动配重及活塞至上极点位置。此时进气通道关闭，抗荷服内气体排入座舱。

3.2故障分析

产品返内场后进行试验，在高压级2G时，出口压力符合工艺要求，其余过载值均符合工艺要求。根据试车时故障现象、抗荷调压器工作原理和复试情况及咨询制造厂情况，造成高压级2G时出口压力大的原因，建立故障树，见图1。

图1高压级2G时出口压力大故障树

咨询制造厂产品设计员，高压配重因不同批次的材料密度可能会有偏差，为了保证配重重量符合要求，φ15mm孔的深度会有区别，均可以使用。这就造成当φ15mm孔的深度偏深时，产品调试合格后，活塞会凸出φ15mm孔的端面，因内场砝码位置与制造厂位置相同，外场使用的便携式抗荷调压器检测仪所配砝码进入高压配重凹坑，先将活塞下压3mm后（活塞顶部与高压配重凹坑底部平齐），再对高压配重施力，导致活塞增加了3mm的下压量，使得抗荷调压器输出压力超出规定值。而当过载值较大时，由于过载驱动力增大，则此时砝码向下的力对活塞运动的影响就显著降低，输出压力则区别不大。

咨询制造厂便携式抗荷调压器检测仪设计员，当初设计砝码时与产品设计员沟通，砝码不能进入高压配重凹坑内，抗荷调压器制造过程中严格控制高压配重凹坑直径。现在实际情况为：外场使用的便携式抗荷调压器检测仪所配砝码均能进入高压配重凹坑内。

综合分析，造成在高压级2G时出口压力高的原因为：①外场放置砝码位置与内场不同；②该抗荷调压器的活塞顶部凸出高压配重凹坑底部3mm。

4.故障排除情况

1.抗荷调压器返内场在试验台进行性能复试，各种过载情况下均符合工艺要求。

2.内场分解抗荷调压器，检查内部机件和装配均符合工艺要求。

3.装配后在试验台使用内场的砝码进行性能检查，各种过载情况下均符合工艺要求。

4.使用便携式抗荷调压器检测仪配套的砝码在试验台进行性能检查，过载值2G时出口压力不符合工艺要求。

5.更换配重，保证调试合格后活塞不得凸出配重φ15mm孔的端面。

6.装配后在试验台分别使用内场的砝码和便携式抗荷调压器检测仪配套的砝码进行性能检查，各种过载情况下均符合工艺要求。

7.产品装机后，在试车过程中使用便携式抗荷调压器检测仪检查抗荷调压器工作性能，各种过载情况下均符合工艺要求。

总结

高压配重的合格检定标准不是凹坑的深浅，而是重量。所以抗荷调压器活塞顶部凸出高压配重凹坑的情况，并不影响抗荷调压器在飞行期间的工作性能，但是外场进行抗荷调压器工作性能检查使用的砝码能够造成出口压力检测值超差的错觉。为了杜绝此问题的发生，后续内场在抗荷调压器故检时增加检查活塞是否凸出配重φ15mm凹坑底部的要求，对于凸出者通过更换配重进行处理，保证调试合格后活塞不得凸出配重φ15mm凹坑底部。

参考文献：

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[2]胡晓明,吴方明.探研燃气轮机电厂天然气调压站的安全管理[J].电气技术与经济,2023,(02):178-179+198.

[3]李辉,唐小刚,冯友权.抗荷调压器动态性能研究[J].机械工程与自动化,2017,(02):87-88.

作者简介：王朋，高级工程师，从事外勤机械专业飞机修理与维护工作。

李博，助理工程师，从事外勤机械专业飞机修理与维护工作。