■ 王志杰 王炳輝 朱賽賽/江蘇潤揚通用航空有限公司 93066部隊

0 引言

隨著現(xiàn)代航空裝備技術(shù)的快速發(fā)展，航空器上電氣設備越來越多，集成化程度越來越高，對電源系統(tǒng)的依賴度也在不斷增大。直升機因具有對空域、場地要求低的巨大優(yōu)勢，近年來在民用航空領(lǐng)域保有量快速攀升。直升機電源系統(tǒng)一般分為交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)兩類，其中交流電源系統(tǒng)為主要供電系統(tǒng)，由兩個獨立的子系統(tǒng)組成，正常情況下分別為全機交直流負載供電，當一個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，另一系統(tǒng)可自動并網(wǎng)轉(zhuǎn)換，繼續(xù)為全機負載供電。

1 故障現(xiàn)象

某型直升機在飛行過程中，座艙“左發(fā)電機故障告警燈”和“匯流條相連告警燈”突然燃亮，機組人員檢查左發(fā)電機電壓、電流均為0，右發(fā)電機供電正常，機上設備工作正常，判斷左發(fā)電機不發(fā)電或未能向左匯流條供電，飛機自動切換為右發(fā)電機并網(wǎng)供電模式。按壓左發(fā)電機復位開關(guān)，供電未恢復，再次按壓復位開關(guān)，兩告警燈熄滅，但松開復位開關(guān)后，兩告警燈再次燃亮。

判讀該架次飛參數(shù)據(jù)，出現(xiàn)告警信號前，左右發(fā)電機供電正常，左右匯流條電壓一直穩(wěn)定在（28.6±0.05）V；告警信號出現(xiàn)后，左發(fā)電機電壓、電流均為0，左發(fā)電機故障指示信號由“0”變?yōu)椤?”，右發(fā)電機自動并網(wǎng)供電，左右匯流條電壓有小幅下降，與空中反映故障現(xiàn)象一致。

2 原因分析

根據(jù)飛機故障現(xiàn)象和飛參判讀結(jié)果，查閱該型直升機維護手冊、故障分析手冊、電源系統(tǒng)供電原理圖和布線圖冊等維護技術(shù)資料，對照分析可能造成左發(fā)電機不供電故障的原因有：

1）發(fā)電機故障；

2）調(diào)節(jié)控制保護器故障；

3）發(fā)電機激磁控制線路故障；

4）保護線路工作，斷開發(fā)電機激磁線路；

5）機上輸電線路短路或斷路故障。

根據(jù)故障原因，確定機上排查的重點部位有：發(fā)電機及其負極線、轉(zhuǎn)換接觸器、濾波器、分流器、調(diào)節(jié)控制保護器、反流保護器、短路保護插件及延時繼電器、二極管插件板、電源控制板以及電源系統(tǒng)線路、交直流負載設備等。

3 故障排查

根據(jù)故障現(xiàn)象、可能原因及電源系統(tǒng)工作原理，分別對飛機左右電源系統(tǒng)各機件、線路逐一進行檢查比對。

1）發(fā)電機及其負極線：晃動檢查發(fā)電機接線無松動；測量各線圈無短路、斷路；檢查碳刷高度為21mm（標準值為不低于17mm）；整流子表面光潔，無劃傷、燒蝕痕跡；測量發(fā)電機與機體絕緣阻值為500MΩ（標準值≥20kΩ）。檢查發(fā)電機負極線固定牢靠，與機體接觸面光滑平整，無氧化燒蝕現(xiàn)象。拆下發(fā)電機，檢查傳動軸及花鍵套齒，無異常磨損。

2）轉(zhuǎn)換接觸器：檢查轉(zhuǎn)換接觸器插銷、接線電纜固定螺帽無松動、打火、銹蝕等異?，F(xiàn)象；拆卸轉(zhuǎn)換接觸器，測量接觸器內(nèi)部左右線圈電阻值均為580Ω，常閉觸點阻值為0.5Ω，常開觸點阻值為∞，各項性能參數(shù)均符合技術(shù)標準。

3）濾波器：檢查濾波器電纜插頭各插釘無松動、縮針、偏斜現(xiàn)象，測量輸入與輸出接線柱之間電阻為0.39Ω，接線柱與殼體絕緣性良好。

4）分流器：檢查分流器安裝固定牢靠，電纜插頭各插釘無松動、縮針、擴孔現(xiàn)象，測量輸入與輸出接線柱之間電阻為0.47Ω，接線柱與殼體絕緣性良好。

5）調(diào)節(jié)控制保護器：檢查左調(diào)節(jié)控制保護器電纜插頭、插釘無松動，電纜上的GPE85線束外絕緣層有部分磨損，內(nèi)部導線束絕緣良好，對線束磨損處進行重新包扎防護。檢查1△接線排上所有與調(diào)節(jié)控制保護器相連線路，阻值均不大于0.5Ω。檢查左右調(diào)節(jié)控制保護器負載均衡線路絕緣層良好，連線導通性能良好，與殼體絕緣性良好。

6）反流保護器：檢查反流保護器安裝固定牢靠，各接線固定良好，線路無斷絲、磨損。測量S接線柱接地良好；檢查內(nèi)部線圈左右阻值匹配，測量值為430Ω；檢查常開觸點2-3接線柱阻值為∞，性能參數(shù)均符合技術(shù)標準。

7）短路保護插件及延時繼電器：檢查短路保護插件安裝牢靠，電路板上連接點無氧化銹蝕，卡槽上金屬接觸彈片彈力正常；插件板上的電阻、電容、二極管、三極管外觀無燒蝕、鼓包。檢查延時繼電器插針無彎曲變形，測量常閉觸點1-3和2-4的阻值均為0.4Ω，內(nèi)部線圈阻值為380Ω，技術(shù)狀態(tài)正常。

8）二極管插件板：參照短路保護插件檢查方法，檢查二極管插件板外觀正常；測量插件板上二極管壓降值均符合規(guī)定要求，檢查其安裝方向和反向截止性能無異常，與右側(cè)二極管插件板相同部位進行對照測量，確定技術(shù)狀態(tài)正常。

9）電源控制板：測量電源控制板后側(cè)雙發(fā)電機開關(guān)控制的四根接線（EE、FF、J、Y）導通性良好，阻值均為0.45Ω；測量復位開關(guān)后的KK、G接線接地情況良好，開關(guān)功能正常。

10）電源系統(tǒng)線路：對左右電源系統(tǒng)所有接線逐根進行分段排查，發(fā)現(xiàn)左發(fā)電機正線與機體隔框有摩擦，但內(nèi)部絕緣層和線芯未露出，重新進行包扎固定，其余線路未發(fā)現(xiàn)異常。

11）電源系統(tǒng)負載：利用地面電源車對機載設備進行通電檢查正常，用機上蓄電瓶進行通電檢查時，右側(cè)蓄電瓶接觸器開關(guān)打開后，沒有出現(xiàn)半邊供電現(xiàn)象，與正?，F(xiàn)象不符。根據(jù)該異?，F(xiàn)象，對照供電線路圖冊，判斷左右匯流條之間出現(xiàn)非正常短接。在通電狀態(tài)下，采取逐個通斷機上用電設備斷路器的方式，最終發(fā)現(xiàn)5α斷路器板上的B5斷路器接線上57G二極管正負極接反。將該57G二極管恢復正確安裝方向后，再次打開右側(cè)蓄電瓶接觸器開關(guān)，飛機各設備供電正常。

4 試驗驗證

對照飛機供電系統(tǒng)圖冊及電源系統(tǒng)工作原理分析，當57G二極管反接并出現(xiàn)左匯流條電壓低于右匯流條電壓時，會形成自右匯流條向左匯流條的電流通路，當電壓差達到一定值時，會使左匯流條形成反流保護。為準確核查故障原因，結(jié)合試車模擬驗證飛行中57G二極管反接對電源系統(tǒng)的影響，具體試驗過程如下：

1）將57G二極管恢復正確安裝方向，采取間斷接通和斷開發(fā)電機開關(guān)的方式，先后4次檢查左發(fā)電機斷電后飛機均能正常并網(wǎng)供電；

2）將57G二極管反接，當將左發(fā)電機電壓調(diào)低至27.8V時，手動斷開左側(cè)發(fā)電機，然后按壓復位開關(guān)，發(fā)電機復位不成功，如此時將B5斷路器斷開，左發(fā)電機能正常復位供電；

3）將57G二極管恢復至正確安裝方向，按每次0.1V的幅度調(diào)低左側(cè)發(fā)電機電壓至27.2V，并間斷接通和斷開發(fā)電機開關(guān)，檢查發(fā)電機供電工作正常。

根據(jù)以上試驗過程，可判斷57G二極管反接是發(fā)電機自動斷電保護及復位不成功的主要原因。

5 故障機理分析

經(jīng)綜合排查及試驗驗證，確認該機空中單發(fā)斷電故障原因為57G二極管正負極接反，造成右匯流條至左匯流條之間形成反流通道，當短路保護插件探測到逆向電壓瞬時超過某一臨界值時，RL3線圈工作，斷開發(fā)電機激磁線路，導致左發(fā)電機自動斷電。

通過查閱匯流條向起落架控制面板電路圖（見圖1）可知，PP15連接左發(fā)電機匯流條，PP12連接右發(fā)電機匯流條，共同為起落架控制和指示控制面板提供雙路供電，其中56G、57G二極管用于隔離左、右匯流條電壓的相互干擾，確保左右發(fā)電機供電獨立。當57G二極管正負極反接時，會形成由右匯流條經(jīng)56G、57G二極管流向左匯流條的逆向電流回路。在飛機長期使用過程中，隨著左發(fā)電機性能下降及飛行中負載影響，當左發(fā)電機電壓低于右發(fā)電機電壓超過56G和57G管壓降之和時，電流回路會出現(xiàn)對左匯流條的瞬間反壓沖擊。當短路保護插件探測到該壓降值低于某臨界值時，會控制內(nèi)部RL3繼電器動作，斷開發(fā)電機激磁線路，導致發(fā)電機自動斷電。

圖1 匯流條向起落架控制面板電路圖

6 措施建議

1）全面校驗機件。為防止因57G二極管反接可能導致的發(fā)電機、調(diào)節(jié)控制保護器、反流保護器等電源系統(tǒng)元器件內(nèi)部隱性損傷，對該機電源系統(tǒng)相關(guān)部附件進行離位校驗，確定其性能參數(shù)符合規(guī)定后再裝機使用。

2）建立監(jiān)控周期。由于電源系統(tǒng)隱性故障的不確定性，對該機重點監(jiān)控使用一個T檢周期。期間每次飛行及地面試車時，重點檢查機上電流、電壓等相關(guān)參數(shù)，在發(fā)生告警信號跳閃、電壓電流指示不正常等現(xiàn)象時，應通過飛參判讀、功能檢查、性能測試等方法查明原因，確保隱患歸零。

3）嚴格性能監(jiān)控。加強對該機電源系統(tǒng)及起動裝置的檢查，飛行中出現(xiàn)發(fā)電機自動斷電問題時，無論能否手動復位，均應立即返場或就近著陸；其他系統(tǒng)發(fā)生供電故障時，也應同步檢查飛機電源線路和起動系統(tǒng)工作情況。

4）加強系統(tǒng)整治。結(jié)合飛機線路循環(huán)整治工作，每季度開展一次電源系統(tǒng)線路專項檢查，及時處理導線束磨損、負極線松動等類似故障隱患，不斷研究完善電源系統(tǒng)地面通電和檢查程序，固化到日常檢查及維修工卡中，以提高飛機電源系統(tǒng)檢查維護的質(zhì)量效果。