彭明玉

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了空客A330飛機(jī)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（IDG）的工作原理，并結(jié)合具體案例分析空客A330整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)容易產(chǎn)生的故障及其原因。

關(guān)鍵詞：空客A330;整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī);故障

0? 引言

空客A330是由歐洲空中客車(chē)集團(tuán)研發(fā)生產(chǎn)的客機(jī)，具有高載客量、電傳操縱等特點(diǎn)，作為噴氣式客機(jī)，A330具有中長(zhǎng)程飛行能力，內(nèi)部擁有雙通道?？湛虯330搭載整體驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是IDG，本文分析IDG故障及其發(fā)生原因。

1? 案例簡(jiǎn)介

1.1 背景介紹

一架空客A330在正常飛行過(guò)程中出現(xiàn)故障，2號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力顯示為0，面對(duì)這種情況，機(jī)組人員選擇人工停車(chē)。結(jié)合相關(guān)資料，導(dǎo)致飛機(jī)飛行過(guò)程中滑油壓力為0的原因很可能是飛機(jī)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（IDG）出現(xiàn)故障，因此需要對(duì)飛機(jī)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（IDG）進(jìn)行分析。

1.2 空客A330 IDG基本信息

本機(jī)IDG最早于2013年交付使用，飛行達(dá)到1228.83FH/275.00FC出現(xiàn)故障，將其拆除并送廠檢修，結(jié)果顯示為NFF。修理完畢后繼續(xù)裝機(jī)應(yīng)用，達(dá)到6894.53FH/1310.00FC以后，出現(xiàn)2號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力顯示為0的故障。A330飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為RR700，IDG為P/N 752168B。

1.3 IDG情況分析

檢查飛機(jī)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（IDG）外部，結(jié)果顯示，油濾蓋存在一定污染物，其性質(zhì)不明，整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的壓差指示器已經(jīng)自動(dòng)彈出;IDG脫開(kāi)裝置復(fù)位拉環(huán)已經(jīng)損耗。進(jìn)一步對(duì)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示：

整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的回油泵、沖壓泵、倒置泵這三個(gè)主要組件受到嚴(yán)重?fù)p壞;發(fā)電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁轉(zhuǎn)子部位存在大量金屬屑，呈吸附狀態(tài)，同時(shí)永磁轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁轉(zhuǎn)子受到嚴(yán)重磨損;發(fā)電機(jī)缸筒組件受到嚴(yán)重?fù)p壞，已經(jīng)無(wú)法與柱塞實(shí)現(xiàn)分離，柱塞靴頭受到嚴(yán)重?fù)p壞，呈現(xiàn)為斷裂狀態(tài);發(fā)電機(jī)自身定量盤(pán)、變量盤(pán)受到嚴(yán)重磨損;發(fā)電機(jī)游星齒輪和軸已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)分離。

2? IDG介紹

2.1 IDG工作原理分析

整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)主要由兩部分組成，一是液壓機(jī)械恒速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，一是無(wú)刷交流電發(fā)電機(jī)組;在運(yùn)行過(guò)程中，整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)由附件齒輪箱實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電和輸出。

2.2 IDG的核心元件

2.2.1 液壓機(jī)械式恒速傳動(dòng)裝置（CSD）

液壓機(jī)械式恒速傳動(dòng)裝置主要包含以下組件：差動(dòng)游星齒輪系、液壓泵—液壓馬達(dá)、調(diào)速系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)等。

①差動(dòng)游星齒輪系的功能主要包含兩方面，一是將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速傳遞給下一個(gè)組件，一是將液壓馬達(dá)輸出的補(bǔ)償轉(zhuǎn)速進(jìn)行傳遞，這兩個(gè)功能一起起作用，保證發(fā)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速保持不變。

②液壓泵—液壓馬達(dá)組件的作用在于將調(diào)速系統(tǒng)的變化進(jìn)行執(zhí)行，另一方面，液壓泵—液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速還可以補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生的變化。

③調(diào)速系統(tǒng)通過(guò)發(fā)電機(jī)控制組件中的頻率控制電路，有效對(duì)比發(fā)電機(jī)的輸出頻率以及基準(zhǔn)頻率，基準(zhǔn)頻率一般為400Hz，在此基礎(chǔ)上將檢測(cè)得到的頻率差信號(hào)進(jìn)行放大，然后將伺服活門(mén)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程能夠保證伺服作動(dòng)筒實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)。

④滑油系統(tǒng)的作用主要是潤(rùn)滑齒輪系統(tǒng)，還具有散熱作用，滑油系統(tǒng)能針對(duì)供油泵、回油泵、倒置泵等組件起到以上作用。

2.2.2 交流發(fā)電機(jī)設(shè)備

整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的交流發(fā)電機(jī)設(shè)備為三相無(wú)刷發(fā)電機(jī)，具體包括永磁發(fā)電機(jī)和主發(fā)電機(jī)。其中永磁發(fā)電機(jī)包含永久磁鐵轉(zhuǎn)子以及PMG定子，在機(jī)器運(yùn)作過(guò)程中，PMG轉(zhuǎn)子能夠在對(duì)應(yīng)定子上產(chǎn)生電壓，這個(gè)電壓得到傳輸，到達(dá)GCU，然后將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到直流電，然后利用這個(gè)直流電壓對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)激勵(lì)。

3? IDG故障分析

3.1 故障分析

整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的回油泵、沖壓泵、倒置泵這三個(gè)主要組件受到嚴(yán)重?fù)p壞;發(fā)電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁轉(zhuǎn)子部位存在大量金屬屑，呈吸附狀態(tài)，同時(shí)永磁轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁轉(zhuǎn)子受到嚴(yán)重磨損;發(fā)電機(jī)缸筒組件受到嚴(yán)重?fù)p壞，已經(jīng)無(wú)法與柱塞實(shí)現(xiàn)分離，柱塞靴頭受到嚴(yán)重?fù)p壞，呈現(xiàn)為斷裂狀態(tài);發(fā)電機(jī)自身定量盤(pán)、變量盤(pán)受到嚴(yán)重磨損;發(fā)電機(jī)游星齒輪和軸已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)分離。

3.2 故障誘因分析

3.2.1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子偏心

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子軸承受到損害，這也影響到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸心，導(dǎo)致其軸心發(fā)生偏離;勵(lì)磁轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生摩擦，并產(chǎn)生大量碎屑，這些碎屑進(jìn)入滑油系統(tǒng)，因此滑油中含有一定碎屑;含有碎屑的滑油進(jìn)入液壓泵—液壓馬達(dá)組件內(nèi)，影響到其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，引起靴頭脫落，同時(shí)這個(gè)過(guò)程中還產(chǎn)生了大量金屬碎屑，導(dǎo)致供油泵和回油泵出現(xiàn)阻塞，引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和線圈出現(xiàn)損壞，最終引起整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的失效。

3.2.2 供油泵因疲勞損傷導(dǎo)致自身磨損供

油泵在長(zhǎng)期使用過(guò)程中產(chǎn)生損傷，引起嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致油泵難以滿足滑油的供油需要，因此供油泵的整體能力大幅下降，最終導(dǎo)致整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的供油壓力不足，引起內(nèi)部元件的損壞。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生了大量金屬碎屑，并在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)入其他部件，對(duì)其他零部件和元器件造成損壞，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)磨損、發(fā)熱等問(wèn)題。零件磨損產(chǎn)生的金屬碎屑將進(jìn)一步損壞整體系統(tǒng)，最終引起系統(tǒng)的失效。

3.2.3 部分柱塞質(zhì)量較差或與缸筒之間的配合不良

整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)相關(guān)柱塞的質(zhì)量較差或者系統(tǒng)內(nèi)部缸筒之間的配合效果不佳，這種情況下，在長(zhǎng)時(shí)間的工作條件下，缸筒、柱塞、定量盤(pán)等零部件之間的磨損進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致其互相匹配性不斷下降;磨損過(guò)程中產(chǎn)生的金屬碎屑將堵塞相關(guān)的間隙和油孔，隨著堵塞進(jìn)一步嚴(yán)重，最終將徹底損壞柱塞，并對(duì)周?chē)悴考斐蓳p壞引起組件卡死，柱塞靴頭出現(xiàn)脫落。金屬碎屑進(jìn)入滑油系統(tǒng)，這些碎屑在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的差動(dòng)裝置會(huì)造成損壞，導(dǎo)致回油泵出現(xiàn)阻塞，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)損壞，引起整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)失效。

3.3 對(duì)故障進(jìn)行綜合判定

結(jié)合以往修理經(jīng)驗(yàn)，以及故障的具體表現(xiàn)，認(rèn)定導(dǎo)致整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)損壞的原因可能是泵—馬達(dá)組件的損壞，具體分析如下：

①整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)生故障的過(guò)程中，泵—馬達(dá)組件的損壞比較常見(jiàn)。

②檢查發(fā)現(xiàn)，泵—馬達(dá)組件存在嚴(yán)重?fù)p壞，雖然檢查發(fā)現(xiàn)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部其他元件也存在不同程度損壞，但是沒(méi)有證據(jù)表明泵—馬達(dá)組件的損壞是因?yàn)槠渌a(chǎn)生的碎屑引起，因此基本可以判斷，在所有損壞的元器件中，泵—馬達(dá)組件的損壞最早出現(xiàn)。

③分析GCU和QAR的數(shù)據(jù)，對(duì)故障前后情況進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)在故障發(fā)生的13分鐘時(shí)間內(nèi)，整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的故障明顯擴(kuò)大，表現(xiàn)為外部的振動(dòng)更加劇烈;與此同時(shí)，這個(gè)時(shí)期內(nèi)整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)滑油壓力沒(méi)有出現(xiàn)異常，這個(gè)情況說(shuō)明整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的油泵處于正常工作狀態(tài);此外，發(fā)電機(jī)依然能夠順利發(fā)電，這說(shuō)明整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)依然能夠正常工作;基于此，基本可以斷定泵—馬達(dá)組件最早出現(xiàn)損壞。

3.4 IDG未脫開(kāi)原因分析

①雖然故障發(fā)生以后，整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部存在發(fā)熱，但是發(fā)熱溫度并沒(méi)有達(dá)到熱熔自動(dòng)脫開(kāi)的程度，這一點(diǎn)可以通過(guò)檢查熱熔部位的具體情況進(jìn)行驗(yàn)證。

②進(jìn)行人工脫開(kāi)的時(shí)候，整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)處于低速保護(hù)狀態(tài)。一般情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于GCU的門(mén)限值，就會(huì)促使整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)處于低速保護(hù)狀態(tài)，這種情況下，GCU會(huì)控制相關(guān)線路，促使電路難以接通，避免IDG的人工脫開(kāi)。

4? 總結(jié)

本文簡(jiǎn)要分析了整體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（IDG）發(fā)生故障的表現(xiàn)及其內(nèi)在原因。為了維護(hù)IDG處于良好運(yùn)作狀態(tài)，需要準(zhǔn)確掌握其系統(tǒng)原理，并準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)構(gòu)件及其功能，熟知各種故障的表現(xiàn)及其發(fā)生原因，在此基礎(chǔ)上對(duì)故障進(jìn)行系統(tǒng)性分析，有效掌握其發(fā)生原因。

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