劉建波 呂翠青 劉闊 高智勇 李新霞

摘要：針對(duì)某型飛機(jī)使用過(guò)程中出現(xiàn)的一起一直未找到原因的疑難故障，在飛機(jī)大修中進(jìn)行仔細(xì)分析，其中及時(shí)與送修人員進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)有利于為飛機(jī)制訂針對(duì)性的措施和預(yù)案，發(fā)現(xiàn)和解決飛機(jī)在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：匯流條；短路；指示異常；故障分析

Keywords：bus bar；short circuit；indication exception；fault analysis

0 引言

某型飛機(jī)送廠大修時(shí)接到送修人員報(bào)告，在地面大轉(zhuǎn)速試車或空中特技飛行時(shí)，試車人員或飛行員有時(shí)發(fā)現(xiàn)直流電壓表指針偶爾出現(xiàn)短時(shí)1～3V的降壓擺動(dòng)現(xiàn)象，地勤人員在地面多次反復(fù)排查，均未找到故障原因，雖然更換了部分電源系統(tǒng)部附件，但此故障還是不定期出現(xiàn)，只是每次出現(xiàn)的時(shí)間間隔逐漸加長(zhǎng)，頻次逐漸減少，直至后期不再出現(xiàn)，故此希望大修工廠在修理過(guò)程中找出原因，徹底排除。

1 問(wèn)題查找

1.1 現(xiàn)象分析

根據(jù)送修人員提供的情況，故檢人員進(jìn)行了綜合分析，通過(guò)分析得出：一是現(xiàn)象發(fā)生在飛機(jī)地面試車或空中飛行時(shí)，說(shuō)明此現(xiàn)象發(fā)生時(shí)飛機(jī)的狀態(tài)是運(yùn)動(dòng)的，而不是靜止的，飛機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)故障現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)的，要想使故障重現(xiàn)，必須要讓飛機(jī)上的故障件“動(dòng)起來(lái)”。二是現(xiàn)象是偶爾短暫出現(xiàn)的，說(shuō)明故障現(xiàn)象在振動(dòng)狀態(tài)下短暫發(fā)生后，可以迅速恢復(fù)至正常狀態(tài)，即使在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不一定復(fù)現(xiàn)，無(wú)疑加大了排故的難度。三是現(xiàn)象發(fā)生時(shí)未出現(xiàn)燒保險(xiǎn)或跳保險(xiǎn)等狀況，說(shuō)明故障出現(xiàn)在無(wú)“電路保險(xiǎn)”的支路電路中。

1.2 故障源查找

參照電氣系統(tǒng)電路圖可知，飛機(jī)在飛行或試車時(shí)，由左右起動(dòng)發(fā)電機(jī)為左右中心匯流條提供28V直流電壓，7E組合指示器中的直流電壓顯示的是兩臺(tái)直流發(fā)電機(jī)中的一臺(tái)發(fā)出的直流電壓，如果需要檢查另外一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的直流電壓，只需扳動(dòng)18X電壓表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)。

由于故障發(fā)生時(shí)飛機(jī)處于飛行或地面試車振動(dòng)狀態(tài)，而飛機(jī)故檢卻通常在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行。飛機(jī)無(wú)法在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行地面試車，所以在廠房?jī)?nèi)只能是模擬外部試車時(shí)的工作狀態(tài)。使用地面電源進(jìn)行供電，打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、機(jī)身右下側(cè)設(shè)備艙、前設(shè)備艙、后一號(hào)設(shè)施艙、后2號(hào)設(shè)備艙、電源樞紐艙的相關(guān)包皮，接通試車時(shí)相關(guān)的設(shè)備及斷路器，裝好機(jī)上34P、41P兩塊電瓶，打開(kāi)機(jī)上試車時(shí)的相關(guān)開(kāi)關(guān)（油門桿和油泵除外），使7E組合指示器上的電壓表指示28V，采用雙人配合法，在座艙內(nèi)設(shè)置一個(gè)人觀察電壓表的指示，另一個(gè)人在外部負(fù)責(zé)使用改裝后的一字解刀進(jìn)行敲擊（改裝方法：取一個(gè)大小適中的一字解刀，用橡膠條將刀頭端包裹牢靠，直至用手握著大小適中為止，對(duì)另一端的手柄端用約1mm厚的橡膠條進(jìn)行兩層包裹，并用膠帶粘接牢靠）。用手握住一字解刀被包裹的刀頭端，用包裹好的另一端敲擊機(jī)上安裝設(shè)備的殼體，以模擬飛機(jī)試車或飛行時(shí)的振動(dòng)。敲擊從發(fā)動(dòng)機(jī)艙由后向前進(jìn)行，對(duì)直流電源系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)備進(jìn)行敲擊，采取對(duì)每個(gè)直流電源系統(tǒng)產(chǎn)品都能夠敲擊到的五個(gè)方向進(jìn)行敲擊，即對(duì)產(chǎn)品的上方或下方、左側(cè)、右側(cè)、前面、后面部位逐個(gè)進(jìn)行敲擊，敲擊力度適中，即不能力度太大損壞產(chǎn)品，也不能力度太小達(dá)不到飛機(jī)振動(dòng)效果。敲擊檢查后發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)艙無(wú)異常，機(jī)身右下側(cè)設(shè)備艙無(wú)異常，電源樞紐艙無(wú)異常，后1號(hào)設(shè)備艙無(wú)異常，后2號(hào)設(shè)備艙無(wú)異常，左前設(shè)備艙無(wú)異常，右前設(shè)備艙中上部無(wú)異常。但在敲擊到右前設(shè)備艙下部的接觸器盒殼體的前部時(shí)，座艙人員觀察到電壓表出現(xiàn)約1～2V的波動(dòng)。隨后，加大敲擊力度，在敲擊處發(fā)現(xiàn)有打火現(xiàn)象，敲擊力度越大越明顯。對(duì)該接觸器盒的上、左、右、后部敲擊則無(wú)反應(yīng)，只有對(duì)前部敲擊才有反應(yīng)，用手指對(duì)殼體前部向后點(diǎn)按，出現(xiàn)斷續(xù)打火現(xiàn)象，且直流電壓表指針下降達(dá)3V左右。至此，完成了對(duì)送修人員提出的故障現(xiàn)象的再現(xiàn)。

之后，關(guān)斷機(jī)上電源-蓄電池開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)機(jī)上所有相關(guān)開(kāi)關(guān)和斷路器，斷開(kāi)地面電源，拆下機(jī)上電瓶。

2 故障件分解

2.1 產(chǎn)品外觀檢查

接觸器盒外觀如圖1所示，從1米左右距離查看，圓圈處好似有一塊污物；從近處查看，發(fā)現(xiàn)是殼體上被擊穿的一個(gè)孔洞，該孔洞只有約一粒米大小。

2.2 產(chǎn)品內(nèi)部檢查

取下故障件殼體進(jìn)一步檢查。圖2中圓珠筆所指的圓圈處匯流條安裝不規(guī)范，匯流條端頭有歪斜現(xiàn)象，導(dǎo)致匯流條固定端的一個(gè)角翹起外伸，引發(fā)匯流條與殼體之間間隙減少，相互磨碰。圖3所示是殼體內(nèi)部粘貼的一層絕緣膠墊已被磨穿，由于短路已將殼體上的小孔周邊燒蝕。

2.3 原因分析

該型飛機(jī)在進(jìn)行整機(jī)故檢時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸器盒殼體前端有一米粒大小的孔洞，由于殼體表面噴涂的是黑色皺紋漆，殼體內(nèi)部也是漆黑一片，因此，擊穿的小孔使人眼產(chǎn)生黑洞效應(yīng)，誤認(rèn)為該處有一塊污物。分解殼體后發(fā)現(xiàn)，34P接觸器接線柱固定的匯流條因固定不規(guī)范形成端頭一個(gè)角外伸較大，造成其與殼體內(nèi)部產(chǎn)生磨碰，根據(jù)圖4所示，該匯流條與33P1A25號(hào)導(dǎo)線相連，33P1A25號(hào)導(dǎo)線又與2號(hào)蓄電池33P的“+”端相連，飛機(jī)試車或飛行振動(dòng)造成匯流條端頭磨穿絕緣膠墊，與接觸器盒殼體搭接，造成33P蓄電池“+”端與機(jī)體短路，因飛機(jī)振動(dòng)頻率與殼體固有振動(dòng)頻率相同或接近時(shí)產(chǎn)生共振，且此振動(dòng)幅度較大，導(dǎo)致33P蓄電池“+”端24VDC與機(jī)體之間時(shí)通時(shí)斷，在接觸器匯流條端頭與殼體相磨碰處打火，形成電焊效應(yīng)。而由于該支路沒(méi)有電路“保護(hù)裝置”，故無(wú)法進(jìn)行電路保護(hù)，長(zhǎng)此以往，短路電流將接觸器盒鋁制金屬殼體碰靠短路處擊穿。

2.4 直流電壓表擺動(dòng)分析

1）直流電源供電線路

地面直流電源經(jīng)39P直流地面電源插座的1號(hào)插銷加載到7P左直流發(fā)電機(jī)接觸器的1號(hào)接線柱，再經(jīng)15P分流器與左中心匯流條連接。而左中心匯流條與8P右直流發(fā)電機(jī)接觸器的2號(hào)接線柱相連接，再經(jīng)常閉觸點(diǎn)1號(hào)接線柱與右中心匯流條相連接，如此實(shí)現(xiàn)了地面直流電源向左、右中心匯流條供電。

2）中心匯流條與電壓表交聯(lián)關(guān)系

左中心匯流條→ 60P（GB-5）慣性保險(xiǎn)絲→ X6（27）號(hào)插銷→18X電壓表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)→置于“左發(fā)電機(jī)”時(shí)→18X的觸點(diǎn)2、4連通→X6（26）號(hào)插銷→X292（12）號(hào)插銷→7E組合指示器23號(hào)插銷→電壓表（+）→直流電壓表→電壓表（-）→7E（22）號(hào)插銷→地（機(jī)體），使直流電壓表指示28V電壓。

右中心匯流條→69P（GB-5）慣性保險(xiǎn)絲→X72（16）號(hào)插銷→X6（28）→18X電壓表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)→置于“右發(fā)電機(jī)”時(shí)→18X的觸點(diǎn)2、6連通→X6（26）號(hào)插銷→X292（12）號(hào)插銷→7E組合指示器23號(hào)插銷→電壓表（+）→直流電壓表→電壓表（-）→7E（22）號(hào)插銷→地（機(jī)體），使直流電壓表指示28V電壓。

3）直流電壓表擺動(dòng)原因分析

因直流電壓表的負(fù)極線與蓄電池的負(fù)極線均與飛機(jī)機(jī)體相連通（機(jī)體之間存在著微小的電阻），當(dāng)機(jī)上2號(hào)蓄電池正極連接的接觸器盒內(nèi)的匯流條與殼體因振動(dòng)短路打火時(shí)，由于飛機(jī)機(jī)體與接觸器盒的殼體是連通的（殼體之間阻值為微歐級(jí)），使殼體電位上升，從而使機(jī)體電位上升，在殼體與機(jī)體之間產(chǎn)生一定的電壓降，因此，殼體電位升高導(dǎo)致直流電壓表“+”相對(duì)“-”端之間電位降低，反映在直流電壓表上就出現(xiàn)電壓表指針向低電壓方向擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度的大小與短路時(shí)間成正比。短路停止時(shí)機(jī)體電位恢復(fù)正常，直流電壓表指針恢復(fù)正常，電壓向高電壓方向擺動(dòng)，匯流條與殼體之間短路、斷開(kāi)，導(dǎo)致脈動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)，反映在電壓表上則是指針降低、升高擺動(dòng)，直流電壓值則在25～28V之間變動(dòng)；與用戶反映的直流電壓表指針偶爾出現(xiàn)短時(shí)1～3V降壓擺動(dòng)現(xiàn)象相吻合。

4）電壓表指針擺動(dòng)次數(shù)逐漸減少直至停止原因分析

當(dāng)機(jī)上2號(hào)蓄電池正極連接的接觸器盒內(nèi)的匯流條與殼體因振動(dòng)或機(jī)動(dòng)飛行碰靠短路打火時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電火花，由于匯流條為銅材質(zhì)，而接觸器的殼體為柔軟的鋁材質(zhì)，銅材質(zhì)的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于鋁材質(zhì)，兩者接觸打火時(shí)會(huì)造成溶點(diǎn)低的鋁材質(zhì)溶化飛濺。隨著電打火次數(shù)的增加，殼體鋁材質(zhì)上飛濺的材料逐漸增多形成孔洞，匯流條與殼體之間的間隙逐漸增大，隨之飛機(jī)振動(dòng)短路的次數(shù)逐漸減少，只有在飛機(jī)進(jìn)行特技飛行或形成共振時(shí)才會(huì)出現(xiàn)短路打火，如此循環(huán)往復(fù)，當(dāng)短路電打火燒蝕使兩者之間的間隙達(dá)到安全距離后，會(huì)停止短路打火現(xiàn)象，這就是后續(xù)不再出現(xiàn)直流電壓表指針擺動(dòng)的根本原因。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)東超主編.飛機(jī)供電系統(tǒng)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[2]嚴(yán)東超，等.飛機(jī)電氣系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2001.

作者簡(jiǎn)介

劉建波，高級(jí)工程師，主要從事飛機(jī)特設(shè)整機(jī)故檢工作。