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        某型無人機油門電機工作異常情況分析與研究

        2020-10-12 14:08:20姜楊
        無人機 2020年4期
        關鍵詞:控計算機油門指令

        姜楊

        針對某型無人機油門電機工作異常情況,從4個方面進行排查,分析了該型無人機收油門回路工作原理,采取更換發(fā)動機電纜和更換飛控計算機信號接口板的方法,解決了異常情況。

        飛行速度是無人機的主要性能參數(shù)之一。無人機速度的控制方法,主要是通過飛控計算機控制油門電機轉速或者開度大小,從而控制發(fā)動機推力大小來實現(xiàn)。某型無人機在地面綜合測試過程中,無人機收到起飛指令發(fā)出后。油門推至修正額定,模擬離車進入程序控制階段,20s后油門應由修正額定收至額定,但油門電機未動作,地面檢測軟件顯示油門電機停留在修正額定位置,程序段結束后多次指令推收油門,油門電機只響應推油門指令,收油門指令均不響應,通過操作臺手動推收油門,響應正常。即油門電機響應指令收油門故障。

        故障排查與定位故障排查過程

        無人機飛控計算機輸出控制信號實現(xiàn)對油門電機位置的閉環(huán)控制,同時通過地面操縱臺實現(xiàn)油門電機推收的開環(huán)控制,便于地面發(fā)動機試車和調參。飛控計算機與油門電機的電氣接口關系如圖1所示,飛控計算機推、收油門指令通過控制繼電器J1、J2的通斷實現(xiàn)對油門電機的推和收。

        分析該故障現(xiàn)象,導致油門電機工作異常的原因主要有以下幾方面。

        (1)油門電機失效;

        (2)機載電纜故障(油門控制線開路或者短路);

        (3)轉速控制盒故障;

        (4)飛控計算機故障(油門輸出部分失效)。

        油門電機工作異常故障樹如圖2所示。根據(jù)故障樹所列情況對涉及的航電部件逐一排查,具體內容和結果如下。

        (1)在試驗現(xiàn)場通過更換同型號油門電機進行測試,故障現(xiàn)象仍存在,且手動收油門時,油門電機動作正常,因此油門電機失效的可能性排除;

        (2)對飛控計算機油門輸出端的推收兩路負載情況進行電阻測量,發(fā)現(xiàn)推油門一路阻值為317Ω左右,而收油門一路阻值為18Ω。初步判斷電纜回路或電控盒回路存在短路現(xiàn)象,對機身電纜和發(fā)動機電纜進一步排查;

        1)拔下機身電纜和發(fā)動機電纜對接連接器K40,進一步用兆歐表檢測機身電纜收油門指令線纜XJ1:37、38,絕緣電阻值正常,排除機身電纜故障的可能;

        2)拔下轉速控制盒接插件K54,用兆歐表檢測發(fā)動機電纜收油門指令線纜K40:16,絕緣電阻值為0,有短路現(xiàn)象。

        機載電纜故障導致油門控制異常的可能性無法排除;

        (3)對轉速控制盒進行單獨測試,工作正常,轉速控制盒故障導致無法收油門的可能性排除:

        (4)對飛控計算機進行部件級測試,發(fā)現(xiàn)無法收油門功能失效,與機上出現(xiàn)的故障現(xiàn)象一致,結合2)的分析,飛控計算機收油門功能的異常為電纜短路所致。

        故障定位

        分解發(fā)動機電纜與K40和K54接插件,發(fā)現(xiàn)兩根電線破損并接觸,另外有兩根導線絕緣層有損壞但導線未外露,損壞情況如圖3所示。

        因此本次故障可定位為,由于發(fā)動機電纜短路引起飛控計算機收油門輸出回路損壞。

        機理分析

        兩根破損的電纜線分別是收油門指令K40:6黃色線、發(fā)電機電壓指示線QF:+紅色線。

        飛控計算機收油門指令經黃色線傳至與其相接觸的發(fā)電機電壓指示線紅色線,而紅色導線取自起動發(fā)動機的輸出端QF:+,起動發(fā)電機的內阻很小,小于1Ω,從而使飛控計算機收油門指令輸出回路的電流增大幾十安培,導致飛控計算機收油門回路損壞。工作原理見圖4。

        采取措施及驗證

        (1)更換發(fā)動機電纜。

        對已破損的發(fā)動機電纜進行更換,進行整機電纜導通、絕緣性測試、電氣單元測試、綜合測試和發(fā)動機地面試車測試驗證。工作正常。

        (2)飛控計算機維修。

        經檢查,飛控計算機故障定位在信號接口板收油門通道固態(tài)繼電器因短路而受損失效,更換繼電器后,對飛控計算機做了振動、沖擊試驗,結合整機系統(tǒng)聯(lián)試,進行綜合測試和發(fā)動機地面試車等測試驗證,工作正常。

        通過采取以上兩項措施,維修后的無人機在后續(xù)地面測試中所有設備均工作正常,各項技術指標符合要求,性能穩(wěn)定,未出現(xiàn)油門工作異常情況,并順利完成飛行任務。

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