■ 遲福海 劉城志 趙志強 顧笑媛/ 大連長豐實業(yè)總公司 9333部隊

0 引言

某型飛機直流電源系統(tǒng)由發(fā)電機、發(fā)電機控制盒、主接觸器、發(fā)電機電門和地面電源供電繼電器等組成，向飛機直流匯流條提供28.5V直流電，保證機上直流用電設(shè)備的正常工作。該型飛機直流電源系統(tǒng)作為主電源系統(tǒng)，對飛行安全至關(guān)重要，發(fā)電機不入網(wǎng)將使其無法向直流匯流條供電，飛機無法完成主要任務。

1 故障情況

該型飛機在地面試車過程中，發(fā)動機起動成功后，斷開地面電源時發(fā)現(xiàn)前、后艙出現(xiàn)斷電告警信號，主告警燈閃爍，綜合告警顯示器內(nèi)“斷電”燈亮，耳機內(nèi)出現(xiàn)“發(fā)電機斷電”語音告警，前、后艙電壓表指示蓄電池電壓。判讀飛參顯示斷開地面電源后出現(xiàn)斷電告警信號，電壓記錄為蓄電池電壓25.2V，發(fā)電機沒有入網(wǎng)記錄，與座艙內(nèi)斷電告警信號一致。后續(xù)多次試車，故障不復現(xiàn)，更換發(fā)電機、發(fā)電機控制盒、主接觸器、發(fā)電機電門等成品附件，排查機上線路。完成保障性工作后飛機停放一段時間，再次地面試車，故障復現(xiàn)，現(xiàn)象與之前一致。

2 故障分析

2.1 直流電源系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示。將地面電源插頭插入機上地面電源插座，地面電源供電繼電器工作，常閉觸點Pin4-Pin5斷開，斷開機上發(fā)電機供電控制電路，同時地面電源開始向全機電網(wǎng)供電。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

發(fā)電機的工作由發(fā)動機帶動，發(fā)電機控制盒與發(fā)電機配套工作，具有電壓調(diào)節(jié)、過壓保護及復位、壓差接通、反流保護及過壓自檢等功能。接通發(fā)電機電門，發(fā)動機起動成功，拔下地面電源，地面電源供電繼電器線圈斷電，常閉觸點Pin4-Pin5接通；當發(fā)電機發(fā)電符合要求后，發(fā)電機控制盒輸出+27V信號，控制主接觸器工作，發(fā)電機入網(wǎng)，向飛機直流匯流條提供28.5V直流電。

2.2 故障原因分析

該型飛機直流電源系統(tǒng)包括發(fā)電機、發(fā)電機控制盒、主接觸器、發(fā)電機電門和地面電源供電繼電器等成品附件。通過對故障現(xiàn)象、系統(tǒng)工作原理的分析以及線路排查，與該故障有關(guān)的成品附件僅有地面電源供電繼電器沒有更換，判斷應是地面電源供電繼電器的常閉觸點Pin4-Pin5偶發(fā)出現(xiàn)不導通失效所致。

3 地面電源供電繼電器失效分析

3.1 外觀檢查

為了檢查繼電器在安裝、使用等過程中引起的損壞，對繼電器的外觀進行目視檢查。經(jīng)檢查，標識清晰，未見明顯異常。繼電器引腳定義如圖2所示，其中，A-B對應線圈，Pin1-Pin2、Pin4-Pin5、Pin7-Pin8、Pin10-Pin11對 應 常閉 觸 點，Pin2-Pin3、Pin5-Pin6、Pin8-Pin9、Pin11-Pin12對應常開觸點。

圖2 繼電器外觀圖

3.2 X射線檢查

為了檢查繼電器封裝內(nèi)的缺陷、損傷，對繼電器進行X射線檢查。經(jīng)檢查，繼電器內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，如圖3所示。

圖3 繼電器X射線圖

3.3 電特性測試

為了確定繼電器的失效特性，鑒別失效模式，對繼電器的動作電壓、釋放電壓以及觸點電壓降等參數(shù)進行測試，結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可知，繼電器的各項參數(shù)均符合要求，未發(fā)現(xiàn)常閉觸點Pin4-Pin5存在不導通或觸點電壓降增大的異常。

表1 參數(shù)測試結(jié)果

3.4 粒子碰撞噪聲測試（PIND測試）

為了檢查繼電器內(nèi)部是否存在可動多余物，根據(jù)標準GJB 65B—1999，對繼電器進行PIND測試。結(jié)果表明，未發(fā)現(xiàn)繼電器內(nèi)部存在可動的多余物。

3.5 密封測試

根據(jù)標準GJB 65B—1999及GJB 360B—2009，對繼電器進行密封試驗，試驗結(jié)果如表2所示。由表2數(shù)據(jù)可知，繼電器的密封性符合要求。

表2 密封試驗結(jié)果

3.6 內(nèi)部氣氛分析

對繼電器進行內(nèi)部氣氛分析試驗，試驗結(jié)果如表3所示。由表3數(shù)據(jù)可知，繼電器內(nèi)部水汽含量超標（要求水汽含量不超過0.5%）。

表3 氣氛分析結(jié)果

3.7 開封后內(nèi)部目視

為了檢查繼電器內(nèi)部是否存在與失效模式相關(guān)的結(jié)構(gòu)異?；蛉毕?，確定失效位置，采用機械方法對繼電器進行開封，展現(xiàn)內(nèi)部全貌。

經(jīng)檢查，繼電器內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)存在明顯的多余物，繼電器的銜鐵部位無明顯卡阻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)未見異常；對繼電器線圈進行通電測試，其觸點能夠正常切換，如圖4所示。

圖4 繼電器開封后外觀圖

對繼電器的觸點、簧片進行檢查，未發(fā)現(xiàn)繼電器的簧片有明顯裂紋或損傷（見圖5、圖6）。SEM檢查結(jié)果顯示，在常閉觸點Pin4-Pin5的接觸區(qū)域表面吸附有明顯的異物，EDS分析結(jié)果顯示，異物具有較高含量的碳（C）、氧（O）、鋁（Al）等元素，檢查結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖5 靜觸點整體外觀圖

圖6 動觸點Pin5外觀圖

圖7 觸點Pin4的檢查結(jié)果

圖8 觸點Pin5的檢查結(jié)果

3.8 綜合分析

繼電器的常閉觸點Pin4-Pin5偶發(fā)出現(xiàn)不導通的情況，電參數(shù)測試結(jié)果顯示，觸點電壓降在正常范圍內(nèi)，繼電器的故障現(xiàn)象已消失。

外觀檢查結(jié)果顯示，未見繼電器的玻璃絕緣子存在明顯裂紋或損傷，也未發(fā)現(xiàn)其引腳存在異常松動。因此，可排除繼電器由于引腳松動引起常閉觸點Pin4-Pin5不導通的可能。

繼電器的不導通失效并不是在低溫下出現(xiàn)，因此可排除水汽結(jié)霜引起常閉觸點Pin4-Pin5不導通的可能。

X射線檢查、PIND和開封檢查均未觀察到繼電器的封裝內(nèi)部有明顯的多余物，因此可排除由于多余物引起常閉觸點Pin4-Pin5不導通的可能。

開封檢查結(jié)果顯示，繼電器的銜鐵結(jié)構(gòu)未見明顯結(jié)構(gòu)異?；蚩ㄗ栊蚊?，觸點簧片未見明顯的裂紋或損傷。因此，可排除由于行程不足引起常閉觸點Pin4-Pin5不導通的可能。

開封檢查結(jié)果顯示，繼電器的常閉觸點Pin4-Pin5表面接觸位置可見吸附明顯異物。EDS分析結(jié)果顯示，觸點表面吸附的異物主要含碳（C）、氧（O）、鋁（Al）等元素，從其組成及形貌分析，應為導電性不好的物質(zhì)。觸點的接觸表面吸附不導電的物質(zhì)后會引起接觸不良，從而造成繼電器的該組觸點在吸合后不導通失效。

綜上分析，故障原因是繼電器常閉觸點Pin4-Pin5表面吸附了不導電的異物，導致其不導通而失效。

4 結(jié)束語

更換地面電源供電繼電器，對飛機進行恢復，檢查線路連接的正確性、可靠性、導通性，符合要求。

地面試車檢查共計3次，試車過程中進行了接通、斷開發(fā)電機電門和插拔地面電源等試驗，飛機電源系統(tǒng)工作正常。經(jīng)試飛驗證，飛機各系統(tǒng)工作正常，故障排除。

該型繼電器為國產(chǎn)型號，統(tǒng)計其近幾年故障情況發(fā)現(xiàn)，該型繼電器使用一個翻修期后性能會不穩(wěn)定，導致不導通失效故障頻發(fā)。建議飛機進廠大修時對地面電源供電繼電器進行固定換新，以保證飛機直流電源系統(tǒng)可靠工作。