1.引言
某型飞机在完成大修后进行试飞，在试飞过程中，飞行员对飞机的各项性能进行验证，当飞行员在某个姿态按压飞行控制系统自动改平按钮后，理论上飞机的飞行姿态应在规定时间内改到平飞状态，实际改平过程时间延长，出现短时小坡度现象。
2.故障分析
2.1飞行控制系统组成及工作原理
飞行控制系统主要由开关、驾驶员控制装置、飞控传感器、飞控计算机、伺服作动器和前缘机动襟翼驱动系统等产品组成。飞行员通过操纵开关和驾驶员控制装置给飞控计算机发出相应的控制信号，飞机同时通过飞控系统传感器感受飞机的飞行姿态，并以电信号的形式传递给飞控计算机，飞控计算机将接收到的飞行员操纵信号和传感器感受到的信号进行综合和处理，经过飞控计算机软件控制率的运算产生相应的控制信号，控制信号通过电缆输出给鸭翼、副翼、方向舵伺服作动器和前缘襟翼驱动系统，伺服作动器和前缘襟翼驱动系统在液压系统为动力源作用下产生相应的运动，带动9个飞机舵面运动，改变飞机的气动外形，从而控制飞机的飞行姿态，达到使飞机按照飞行员指令进行飞行的目的。
理论上，当飞行员按压驾驶杆上的自动改平按钮后，飞机的各个舵面应回到中立位置，同时飞机会在当前的飞行姿态下以最短的路径恢复到平飞状态。
2.2小坡度现象
飞机在空中飞行时有不同的飞行姿态，如：平飞、爬升、俯冲等，飞行翼面偏转角度、飞机所受气流等飞机的本身和外在因素都影响飞机的运动方向。此次飞行员反应的短时小坡度现象是飞机在短时间内左侧翼面比右侧翼面高的现象。
2.3原因分析
导致飞机产生小坡度飞行有飞机本身左右翼面位置原因和飞机所处气流影响两个方面的原因。主要有以下几种可能，列故障树如图1所示：
1）横向涡电流阻尼器阻尼力大，导致在规定时间内横向驾驶员传感器未能回到零位。
2）驾驶杆横向摩擦力大，导致在规定时间内横向驾驶员传感器未能回到零位。
3）横向载荷机构零位间隙大，导致横向驾驶员传感器短时间内未能自动回到零位。
4）横向驾驶员传感器中立位置超差，导致自动改平后横向驾驶员不能回到中立位置。
5）气流扰动，飞机在试飞某阶段遇到气流扰动，使飞机短时不能进入平飞姿态。
图1 故障树
2.4故障排除
对能够导致小坡度的几种原因分别进行分析和验证：
1）阻尼力
原理分析：为防止飞行员在飞行过程中操纵驾驶杆速度过快，在驾驶员操纵装置中设置了涡电流阻尼器，涡电流阻尼器与驾驶杆相连，能够产生与驾驶杆操纵速度成正比的阻尼力，在中立位置附近阻尼力过大有可能导致驾驶杆回中速度过慢，从而产生短时小坡度。
试验验证：将驾驶杆阻尼器在产品试验台上按照工艺规程进行全行程阻尼力测试，试验结果符合阻尼器技术指标，未发现阻尼力过大的现象，因此，可排除阻尼力的原因导致飞机短时小坡度。
2）摩擦力
原理分析：驾驶杆组件为机械产品，驾驶杆通过机械连接的方式与驾驶杆组件中的转盒、横向驾驶员传感器连接在一起，当驾驶杆与转盒发生相对运动时，由于连接方式为机械连接，不可避免的会产生摩擦力，当在中立位置摩擦力过大时，会降低驾驶杆回到中立位置的速度，延长回到中立位置的时间，导致在规定的时间内舵面不能回到中立位置，从而产生短时小坡度。
试验验证：在机上，使用驾驶员操纵装置测试设备按照工艺规程的相关要求对驾驶杆运动全行程的摩擦力进行测试，试验结果符合摩擦力大小的要求，未发现摩擦力大的现象，因此，可排除摩擦力大导致飞机短时小坡度。
3）间隙
原理分析：某型飞机的飞行控制系统为电传控制系统，飞行员不能通过电信号的控制感知力的大小，容易导致控制不精准、没有控制感等问题，因此在驾驶员操纵装置中设置了载荷机构，用于感受力的大小，能产生与位移成正比的大小的力，载荷机构是机械部件，在中立位置附件不可避免的存在间隙，当间隙过大时，会导致驾驶杆在中立位置附近不能回中或回中过慢，导致在规定的时间内舵面不能回到中立位置，从而产生短时小坡度。
试验验证：在机上，使用驾驶员操纵装置测试设备按照工艺规程的相关要求对驾驶杆横向间隙进行测试，试验结果符合工艺规程对间隙的相关要求，未发现间隙大的现象，因此，可排除间隙大导致飞机短时小坡度。
4）中立位置
原理分析：某型飞机的飞行控制系统为电传控制系统，驾驶杆与线位移传感器通过螺接的方式连接在一起，驾驶员通过操纵驾驶杆组件带动线位移传感器产生位移，线位移传感器将位移信号转换成电信号传输到飞行控制计算机，飞行控制计算机将接收到的信号和飞机感受飞机姿态的其他信号进行控制率运算，输出相应的控制信号来控制飞机的飞行，当线位移传感器在中立位置超差时，会导致副翼舵面不能会到中立位置，飞机飞行产生坡度。
试验验证：在机上，使用驾驶员操纵装置测试设备按照工艺规程的相关要求对航向中立位置进行测试，试验结果符合工艺规程对中立位置的相关要求，未发现中立位置超差的现象，因此，可排除中立位置超差导致飞机小坡度。而且中立位置超差会导致飞机持续小坡度，而不是短时小坡度，进一步验证了不是中立位置超差导致飞机小坡度。
5）气流扰动
当飞机处于平飞状态时，若此时遇到气流扰动，飞机左右两侧的气流不稳定，一侧对飞机翼面产生的升力大于另一侧产生的升力，会导致飞机在短时间内产生坡度。
试验验证：组织再次飞行，整个过程中均未发生短时小坡度现象。
2.5故障确认
通过对以上可能导致飞机短时小坡度的各种原因进行原理分析、试验验证后，故障现象均未复现。进一步分析认为，如果是前4种原因导致的飞机短时小坡度，在飞机再次试飞时会复现，故障现象会比较固定。如果是第5种原因导致的飞机短时小坡度，在飞机再次试飞时，由于扰动气流是偶然发生的情况，扰动气流未再次出现，所以飞机短时小坡度未复现，因此初步确定导致飞机短时小坡度的原因为扰动气流所致，至此故障原因定位为短时气流扰动，故障原因得到确认。
3.总结
导致飞机短时小坡度故障现象的可能原因主要分为两方面，一方面是飞机本身性能原因，一方面是外部环境干扰。本文逐项列出可能导致此故障现象的各类原因，并从原理方面进行分析，通过试验测试进行验证，逐项排除导致故障的原因。本次故障研究的另一个特点是，能够导致故障现象的各类原因中，有固定原因和偶发原因，在试验验证排除固定原因后，最终通过对各种原因的进一步分析确定了故障的真实原因为偶发原因，得出了结论。
参考文献
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2.目标跟踪中飞机无坡度转弯操纵方法研究[J].耿建中，武虎子，段卓毅，科学技术与工程.2020(30)
3.预警机无坡度转弯对巡逻时间性能影响[J].张超，任江涛，商立英，王伟，明亚丽，科学技术与工程.2020(10)
作者简介:李玉晓，男，飞机飞行控制系统技术员，从事飞行控制系统研究与现场技术问题处理工作。
