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摘要：论述了波音737系列飞机主操纵舵面的配平原因和方法，探讨了舵面配平后飞行测试的相关要求。
关键词：波音737系列飞机；主操纵舵面；配平；试飞
Keywords：B737 series aircrafts；primary control surface；balance；flight test
0 引言
波音737系列飞机采用钢索控制、液压助力的方式实现副翼、升降舵、方向舵等主要舵面的操纵，这些舵面的配平状态对飞机的飞行特性和操纵性能起着至关重要的作用。在飞机运营期间，应始终保持所有舵面处于正确配平状态，特别是在对这些操纵舵面进行修理、喷漆等维修工作后，必须严格按照手册要求进行配平，否则会给飞行带来严重的安全隐患。
1 配平的重要性
飞机在空中高速飞行时，操纵面偏转时会产生巨大的铰链力矩，铰链力矩的大小影响到驾驶员的杆力特性和助力器的功率。因此，在飞机设计阶段，OEM已经采取了必要的措施对铰链力矩进行补偿，以获得合适的操纵力矩，使飞机具备良好的操纵特性。波音737系列飞机主要采用了移轴补偿、内封补偿、角式补偿和配平调整片等方式进行铰链力矩的补偿（见图1）。这些补偿方式配合使用，结合主翼面、操纵面的几何形状，机构的传动比，以及舵面间隙和压缩性等各方面参数，可使各操纵舵面具备良好的质量特性和操纵特性，保证飞机在空中各种复杂气动状态和机动飞行中不会发生颤振。
因此，操纵舵面在修理或喷漆等工作完成后必须正确配平，使其质量特性和操纵性能恢复到设计要求范围内。
2 配平方法
在波音737NG飞机SRM中将操纵舵面分成两类，一类是可以通过调整配重块满足静平衡限制的舵面（Category I），一类是只有重量限制且不可调整的舵面（Category II）。SRM手册中同时给出了两种配平方法：夹具（balance jig，也译作平衡架）配平和计算配平。操纵舵面的分类及配平方法如表1所示。
夹具配平是将舵面拆下后，置于一套专用设备上，通过对应读数测出舵面的静平衡力矩，该方法精度高，但需要拆装舵面和准备各项配平所需的工具设备，要有足够的时间和场地完成相关工作，耗费人力和航材。
计算配平方法一般用在舵面修理、重新喷漆后，根据修理材料、漆层的重量和修理的重心位置等数据计算出舵面的静平衡力矩变化量，与修理或喷漆前的静平衡力矩相加，得出最终静平衡力矩，这种方法无需拆装舵面，节省了人力，但存在一定的误差，且手册要求的限制范围更小，例如，737NG副翼如果使用夹具配平，允许力矩范围是-30.70～-2.50lbf？in （-3.47～-0.28N？m），而如果使用计算方法，则允许力矩范围是-30.70～-6.00lbf？in（-3.47～-0.68N？m）。此外，为了防止计算误差的累积，737CL手册要求只能连续使用两次计算配平的方法，在第三次修理或喷漆时必须在夹具上配平，虽然737NG手册并没有该要求，但仍建议计算配平的方法不要连续使用超过两次。
上述两种配平方法各有优劣，手册中给出了具体的施工步骤和算例，此处不再赘述。在实际维修过程中，可根據工期、现场条件等因素选用合适的配平方法。
副翼平衡板和升降舵平衡板属于第II类舵面，手册给出了重量限制范围，使用满足精度要求的秤称得其重量即可；如果重量超限，不能通过增减配重块调整，只能更换。不过，平衡板处于结构内部，发生结构损伤的可能性极小。对于副翼调整片和升降舵调整片，手册给出了重量限制，不同的重量对应着不同数量的配重块，在称出其重量后，应查看已安装在位的配重块数量并根据手册要求调整至规定数量。对于线号在1～1174之间且未执行过SB 737-55A1080和SB 737-55A1082的737NG飞机和所有737CL飞机，仅需称重即可；对于其他737NG飞机，除称重外还需要进行夹具配平，确保其重量和静平衡力矩均满足手册要求。
各操纵舵面一般位于翼面后缘，运行过程中容易遭遇雷击、鸟击等意外损伤。航线上发现舵面有雷击等意外损伤并完成修理后，建议使用计算配平方法，可避免因很小的修理工作导致的舵面拆装，大大减少飞机的停场时间。在飞机定检等条件允许情况下，建议使用夹具配平，将实际重量或力矩配平至允许范围的中间值附近，为后续发生修理或喷漆时预留足够的裕度。无论采用何种方法进行配平工作，都应该在维修记录中和舵面的铭牌上记录配平结果、配平方法和配平时间等信息。
值得注意的是，操纵舵面上预留的配重块安装位置是有限的，随着修理和喷漆次数的增加，配重块数量可能达到上限而仍无法满足重量或力矩要求，这种时候可以对该舵面进行彻底褪漆后再次配平。如果仍无法满足要求，则需要联系波音或更换该舵面。
3 试飞要求
鉴于主操纵舵面的重要性，在对其进行修理、喷漆等各项维修工作后，可能需要进行飞行试验，以确定其质量特性和操纵性能。根据AMM要求，控制杆长度、舵面配重块以及调整片配重块数量有任何变动，都必须进行试飞。由于各营运人对试飞的要求不尽相同，且试飞涉及运控、机场等各相关职能部门，因此，在进行主要操纵舵面的维修工作前，应结合维修手册和公司程序等各方面要求进行综合评估，确定试飞科目，并提前向有关部门提交申请。
4 结束语
操纵舵面的配平对其质量特性和飞行安全有重要影响，在配平过程中，MRO应严格遵守手册中的相应要求，使用正确的配平方法、工具和步骤执行相关工作，并做好维修记录。同时，建议运营人对各个舵面的配平数据进行分类管理，对舵面配平数据进行跟踪控制，以便为后续的配平工作提供参考。
参考文献
[1] Boeing. Boeing 737CL Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-9.
[2] Boeing. Boeing 737NG Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-8.
[3] Boeing. Boeing 737CL Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.
[4] Boeing. Boeing 737NG Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.
[5] 飞机设计手册 第6册[M].北京：航空工业出版社，2002.
作者简介
宓宝启，工程师，主要从事波音737系列、空客A320系列、巴航ERJ190等国内主流窄体客机定检支援和改装设计等相关工作。
关键词：波音737系列飞机；主操纵舵面；配平；试飞
Keywords：B737 series aircrafts；primary control surface；balance；flight test
0 引言
波音737系列飞机采用钢索控制、液压助力的方式实现副翼、升降舵、方向舵等主要舵面的操纵，这些舵面的配平状态对飞机的飞行特性和操纵性能起着至关重要的作用。在飞机运营期间，应始终保持所有舵面处于正确配平状态，特别是在对这些操纵舵面进行修理、喷漆等维修工作后，必须严格按照手册要求进行配平，否则会给飞行带来严重的安全隐患。
1 配平的重要性
飞机在空中高速飞行时，操纵面偏转时会产生巨大的铰链力矩，铰链力矩的大小影响到驾驶员的杆力特性和助力器的功率。因此，在飞机设计阶段，OEM已经采取了必要的措施对铰链力矩进行补偿，以获得合适的操纵力矩，使飞机具备良好的操纵特性。波音737系列飞机主要采用了移轴补偿、内封补偿、角式补偿和配平调整片等方式进行铰链力矩的补偿（见图1）。这些补偿方式配合使用，结合主翼面、操纵面的几何形状，机构的传动比，以及舵面间隙和压缩性等各方面参数，可使各操纵舵面具备良好的质量特性和操纵特性，保证飞机在空中各种复杂气动状态和机动飞行中不会发生颤振。
因此，操纵舵面在修理或喷漆等工作完成后必须正确配平，使其质量特性和操纵性能恢复到设计要求范围内。
2 配平方法
在波音737NG飞机SRM中将操纵舵面分成两类，一类是可以通过调整配重块满足静平衡限制的舵面（Category I），一类是只有重量限制且不可调整的舵面（Category II）。SRM手册中同时给出了两种配平方法：夹具（balance jig，也译作平衡架）配平和计算配平。操纵舵面的分类及配平方法如表1所示。
夹具配平是将舵面拆下后，置于一套专用设备上，通过对应读数测出舵面的静平衡力矩，该方法精度高，但需要拆装舵面和准备各项配平所需的工具设备，要有足够的时间和场地完成相关工作，耗费人力和航材。
计算配平方法一般用在舵面修理、重新喷漆后，根据修理材料、漆层的重量和修理的重心位置等数据计算出舵面的静平衡力矩变化量，与修理或喷漆前的静平衡力矩相加，得出最终静平衡力矩，这种方法无需拆装舵面，节省了人力，但存在一定的误差，且手册要求的限制范围更小，例如，737NG副翼如果使用夹具配平，允许力矩范围是-30.70～-2.50lbf？in （-3.47～-0.28N？m），而如果使用计算方法，则允许力矩范围是-30.70～-6.00lbf？in（-3.47～-0.68N？m）。此外，为了防止计算误差的累积，737CL手册要求只能连续使用两次计算配平的方法，在第三次修理或喷漆时必须在夹具上配平，虽然737NG手册并没有该要求，但仍建议计算配平的方法不要连续使用超过两次。
上述两种配平方法各有优劣，手册中给出了具体的施工步骤和算例，此处不再赘述。在实际维修过程中，可根據工期、现场条件等因素选用合适的配平方法。
副翼平衡板和升降舵平衡板属于第II类舵面，手册给出了重量限制范围，使用满足精度要求的秤称得其重量即可；如果重量超限，不能通过增减配重块调整，只能更换。不过，平衡板处于结构内部，发生结构损伤的可能性极小。对于副翼调整片和升降舵调整片，手册给出了重量限制，不同的重量对应着不同数量的配重块，在称出其重量后，应查看已安装在位的配重块数量并根据手册要求调整至规定数量。对于线号在1～1174之间且未执行过SB 737-55A1080和SB 737-55A1082的737NG飞机和所有737CL飞机，仅需称重即可；对于其他737NG飞机，除称重外还需要进行夹具配平，确保其重量和静平衡力矩均满足手册要求。
各操纵舵面一般位于翼面后缘，运行过程中容易遭遇雷击、鸟击等意外损伤。航线上发现舵面有雷击等意外损伤并完成修理后，建议使用计算配平方法，可避免因很小的修理工作导致的舵面拆装，大大减少飞机的停场时间。在飞机定检等条件允许情况下，建议使用夹具配平，将实际重量或力矩配平至允许范围的中间值附近，为后续发生修理或喷漆时预留足够的裕度。无论采用何种方法进行配平工作，都应该在维修记录中和舵面的铭牌上记录配平结果、配平方法和配平时间等信息。
值得注意的是，操纵舵面上预留的配重块安装位置是有限的，随着修理和喷漆次数的增加，配重块数量可能达到上限而仍无法满足重量或力矩要求，这种时候可以对该舵面进行彻底褪漆后再次配平。如果仍无法满足要求，则需要联系波音或更换该舵面。
3 试飞要求
鉴于主操纵舵面的重要性，在对其进行修理、喷漆等各项维修工作后，可能需要进行飞行试验，以确定其质量特性和操纵性能。根据AMM要求，控制杆长度、舵面配重块以及调整片配重块数量有任何变动，都必须进行试飞。由于各营运人对试飞的要求不尽相同，且试飞涉及运控、机场等各相关职能部门，因此，在进行主要操纵舵面的维修工作前，应结合维修手册和公司程序等各方面要求进行综合评估，确定试飞科目，并提前向有关部门提交申请。
4 结束语
操纵舵面的配平对其质量特性和飞行安全有重要影响，在配平过程中，MRO应严格遵守手册中的相应要求，使用正确的配平方法、工具和步骤执行相关工作，并做好维修记录。同时，建议运营人对各个舵面的配平数据进行分类管理，对舵面配平数据进行跟踪控制，以便为后续的配平工作提供参考。
参考文献
[1] Boeing. Boeing 737CL Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-9.
[2] Boeing. Boeing 737NG Aircraft Maintenance Manual [Z]. 2020-8.
[3] Boeing. Boeing 737CL Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.
[4] Boeing. Boeing 737NG Structural Repair Manual [Z]. 2020-7.
[5] 飞机设计手册 第6册[M].北京：航空工业出版社，2002.
作者简介
宓宝启，工程师，主要从事波音737系列、空客A320系列、巴航ERJ190等国内主流窄体客机定检支援和改装设计等相关工作。