C172R训练器操纵通道故障分析*

C172R训练器操纵通道故障分析 *

陈正源

中国民航飞行学院 四川广汉 618300

摘要：Cessna 172R型训练器操纵通道因为其使用频率、结构设计、材料选择等方面存在缺陷，导致操纵通道故障频发，出现无法使用的情况致飞行训练延误，耽误训练进度。针对操纵通道故障，通过研究操纵通道结构、分析故障原因及总结经验等措施，保障飞行训练任务。

关 键 词：操纵通道故障 作动筒 故障分析

1 引言

美国塞斯纳飞机公司的Cessna 172系列是目前产量最大、用于飞机驾驶员训练性能较好的飞机之一，也是国内使用最多初教机机型，所以对该C172R型训练器的研究，可以降低设备故障率以及维护成本，提高设备使用率，来保障飞行训练的正常安全。对于训练器而言，操纵通道是学员训练操控最多的部件，也是训练器运行最基础的部件，为保障训练正常运行，总结出一套完整的操纵通道维护程序十分有价值。

接下来以加拿大TRU公司的C172R型训练器为例，分析该训练器的结构、材料，找出操纵故障的原因，总结维护经验。

2 结构简介

该训练器的操作系统主要由硬件与软件两部分系统构成。硬件系统（图1）包括机械式的三通道操纵结构，TRU自主研发的作动筒及采集电子数据的微型计算机MCL-X控制盒；软件系统包括HOST电脑内的模型控制软件及IOS电脑内的操纵校准软件。

由以上结构分析可知，操纵通道运行原理为机械式三通道操纵结构的动作以作动筒为数据转换节点，将物理动作转换电子数据，MCL-X控制盒将采集到的电子数据处理并传输至HOST电脑内，完成人机交互工作。IOS电脑可以实时监控与控制作动筒的电子数据以限制机械操纵结构的物理动作。

图1 操纵通道硬件系统

3 故障现象

该型训练器操纵通道的故障现象可分为可操纵性故障与不可操纵性故障。

可操纵性故障表现如下：

1.可对该通道进行操纵，在IOS电脑校准软件界面看到该通道无法连通作动筒与MCL-X控制盒，无操纵数据产生；

2.可对该通道进行操纵，且可在IOS飞行控制数据界面看到该通道MCL-X控制盒连通正常，但作动筒无法连接，无操纵数据产生；

3.可对该通道进行操纵，且可在IOS飞行控制数据界面看到该通道作动筒与MCL-X控制盒连通正常，但是位移数据出现非线性变化；

4.可对该通道进行操纵，且可在IOS电脑校准软件界面看到该通道作动筒与MCL-X控制盒连通正常，但是位移数据无变化；

5.可对该通道进行操纵，位移数据变化正常，但操纵力度过重或过轻；

不可操纵性故障表现如下：

1.操纵该通道时，该通道直接无法运动；

2.操纵该通道时，该通道无法做正常的线性连贯动作；

发生故障时，有可能会有多种表现并发,导致在排除故障时需要对各个部件独立测试分析以确定故障源头再排除故障。

4 故障分析

因为不同的部件出现故障有可能发生相同的故障现象，故无法对单一故障现象进行分析。现对操纵通道整体运行结构内的各个部件发生故障情况做分析，对应各个故障现象，可以有效地解决故障。

因三个通道中，只有滚转通道需要钢索链条将动作间接传递给滚转作动筒，其他两个通道是直接将动作传递给作动筒的。因钢索链条是易损件，故只有滚转通道易发生故障。当滚转通道的钢索链条卡珠损坏时，主副驾滚转动作不同步，主副驾滚转通道有操纵间隙，发生不可操纵性故障表现2；当滚转通道的钢索链条绷断时，主副驾滚转动作不同步，导致操纵驾驶盘时无法将动作传递给滚转作动筒，就无滚转数据产生，发生可操纵性故障表现4。当俯仰通道和横滚通道的机械结构发生故障时，直接发生不可操纵性故障表现1。

当力传感器因受冲击过大使内部传感器故障时，会使操纵力不受MCL-X控制盒控制，发生可操纵故障表现5。对于直接接收运动力的传动装置，因其内部为螺纹结构，故在多次往复式运动后磨损严重，影响操纵，即会发生不可操纵性故障表现2。因位移传感器只反馈作动筒位置变化情况，故发生故障时，并不会对操纵造成影响，会发生可操纵故障表现2或3两种情况。而在传动装置与电机起传递作用的皮带因材质原因，皮带的卡槽易磨损或皮带直接绷断，即发生可操纵性故障表现4。其辅助运动作用的电机易出现内部轴承变形故障，导致电机出现椭圆运动，发生不可操纵性故障表现2。

因MCL-X控制盒为微型计算机，故该设备的电源在长期工作情况下出现电容烧毁或芯片烧毁的故障，MCL-X控制盒直接无法使用，发生可操纵性故障表现1。而作为存储该计算机数据的TF卡在发生损坏时，会导致作动筒不受MCL-X控制盒控制，发生可操纵性故障表现2。

在操纵软件中，当配置文件出现问题时，无法通过MCL-X控制盒连接作动筒，发生可操纵性故障表现2。

5 总结

对于大对数不同的厂家生产不同型号的训练器而言，因所需完成的功能决定了操纵通道的结构都大同小异，当对这些操纵通道故障总结成一套不受厂家、机型限制的工作流程时，在日常的检查维护中，定期对操纵通道故障高发的部件进行细致的检查，防患于未然，以防事故突发对飞行训练造成影响。

参考文献

[1] Mechtronix Systems Inc. ASCENT CESSNA 172R SKYHAWK FTD TOP ASSEMBLY - G1000 MA 8510000001. Mechtronix Version of September 26, 2007

[2] Mechtronix Systems Inc. Mechtronix Control Loading System M_CL-X Calibration Procedure TM 00094516-00-001. Mechtronix Version of July 5th 2011

中国民用航空飞行学院青年基金项目（QJ2021-039）