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        某型直升機(jī)空中單發(fā)斷電故障分析

        2022-08-26 10:39:08王志杰王炳輝朱賽賽江蘇潤揚(yáng)通用航空有限公司93066部隊(duì)
        航空維修與工程 2022年8期
        關(guān)鍵詞:匯流保護(hù)器插件

        ■ 王志杰 王炳輝 朱賽賽/江蘇潤揚(yáng)通用航空有限公司 93066部隊(duì)

        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(shè)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(jī)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(jī)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(dú)立的子系統(tǒng)組成,正常情況下分別為全機(jī)交直流負(fù)載供電,當(dāng)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(jī)負(fù)載供電。

        1 故障現(xiàn)象

        某型直升機(jī)在飛行過程中,座艙“左發(fā)電機(jī)故障告警燈”和“匯流條相連告警燈”突然燃亮,機(jī)組人員檢查左發(fā)電機(jī)電壓、電流均為0,右發(fā)電機(jī)供電正常,機(jī)上設(shè)備工作正常,判斷左發(fā)電機(jī)不發(fā)電或未能向左匯流條供電,飛機(jī)自動切換為右發(fā)電機(jī)并網(wǎng)供電模式。按壓左發(fā)電機(jī)復(fù)位開關(guān),供電未恢復(fù),再次按壓復(fù)位開關(guān),兩告警燈熄滅,但松開復(fù)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(jī)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(jī)電壓、電流均為0,左發(fā)電機(jī)故障指示信號由“0”變?yōu)椤?”,右發(fā)電機(jī)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(jī)故障現(xiàn)象和飛參判讀結(jié)果,查閱該型直升機(jī)維護(hù)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(hù)技術(shù)資料,對照分析可能造成左發(fā)電機(jī)不供電故障的原因有:

        1)發(fā)電機(jī)故障;

        2)調(diào)節(jié)控制保護(hù)器故障;

        3)發(fā)電機(jī)激磁控制線路故障;

        4)保護(hù)線路工作,斷開發(fā)電機(jī)激磁線路;

        5)機(jī)上輸電線路短路或斷路故障。

        根據(jù)故障原因,確定機(jī)上排查的重點(diǎn)部位有:發(fā)電機(jī)及其負(fù)極線、轉(zhuǎn)換接觸器、濾波器、分流器、調(diào)節(jié)控制保護(hù)器、反流保護(hù)器、短路保護(hù)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(fù)載設(shè)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(jī)左右電源系統(tǒng)各機(jī)件、線路逐一進(jìn)行檢查比對。

        1)發(fā)電機(jī)及其負(fù)極線:晃動檢查發(fā)電機(jī)接線無松動;測量各線圈無短路、斷路;檢查碳刷高度為21mm(標(biāo)準(zhǔn)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(jī)與機(jī)體絕緣阻值為500MΩ(標(biāo)準(zhǔn)值≥20kΩ)。檢查發(fā)電機(jī)負(fù)極線固定牢靠,與機(jī)體接觸面光滑平整,無氧化燒蝕現(xiàn)象。拆下發(fā)電機(jī),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(diǎn)阻值為0.5Ω,常開觸點(diǎn)阻值為∞,各項(xiàng)性能參數(shù)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

        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(kuò)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(hù)器:檢查左調(diào)節(jié)控制保護(hù)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(dǎo)線束絕緣良好,對線束磨損處進(jìn)行重新包扎防護(hù)。檢查1△接線排上所有與調(diào)節(jié)控制保護(hù)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(hù)器負(fù)載均衡線路絕緣層良好,連線導(dǎo)通性能良好,與殼體絕緣性良好。

        6)反流保護(hù)器:檢查反流保護(hù)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(diǎn)2-3接線柱阻值為∞,性能參數(shù)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

        7)短路保護(hù)插件及延時繼電器:檢查短路保護(hù)插件安裝牢靠,電路板上連接點(diǎn)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(diǎn)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(hù)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(jìn)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(jī)開關(guān)控制的四根接線(EE、FF、J、Y)導(dǎo)通性良好,阻值均為0.45Ω;測量復(fù)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(jìn)行分段排查,發(fā)現(xiàn)左發(fā)電機(jī)正線與機(jī)體隔框有摩擦,但內(nèi)部絕緣層和線芯未露出,重新進(jìn)行包扎固定,其余線路未發(fā)現(xiàn)異常。

        11)電源系統(tǒng)負(fù)載:利用地面電源車對機(jī)載設(shè)備進(jìn)行通電檢查正常,用機(jī)上蓄電瓶進(jìn)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(jī)上用電設(shè)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(fù)極接反。將該57G二極管恢復(fù)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(jī)各設(shè)備供電正常。

        4 試驗(yàn)驗(yàn)證

        對照飛機(jī)供電系統(tǒng)圖冊及電源系統(tǒng)工作原理分析,當(dāng)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(dāng)電壓差達(dá)到一定值時,會使左匯流條形成反流保護(hù)。為準(zhǔn)確核查故障原因,結(jié)合試車模擬驗(yàn)證飛行中57G二極管反接對電源系統(tǒng)的影響,具體試驗(yàn)過程如下:

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

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

        3)將57G二極管恢復(fù)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(jī)電壓至27.2V,并間斷接通和斷開發(fā)電機(jī)開關(guān),檢查發(fā)電機(jī)供電工作正常。

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

        5 故障機(jī)理分析

        經(jīng)綜合排查及試驗(yàn)驗(yàn)證,確認(rèn)該機(jī)空中單發(fā)斷電故障原因?yàn)?7G二極管正負(fù)極接反,造成右匯流條至左匯流條之間形成反流通道,當(dāng)短路保護(hù)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(jī)激磁線路,導(dǎo)致左發(fā)電機(jī)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(jī)匯流條,PP12連接右發(fā)電機(jī)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(jī)供電獨(dú)立。當(dāng)57G二極管正負(fù)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(jī)長期使用過程中,隨著左發(fā)電機(jī)性能下降及飛行中負(fù)載影響,當(dāng)左發(fā)電機(jī)電壓低于右發(fā)電機(jī)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(dāng)短路保護(hù)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(jī)激磁線路,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)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(yàn)機(jī)件。為防止因57G二極管反接可能導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)控制保護(hù)器、反流保護(hù)器等電源系統(tǒng)元器件內(nèi)部隱性損傷,對該機(jī)電源系統(tǒng)相關(guān)部附件進(jìn)行離位校驗(yàn),確定其性能參數(shù)符合規(guī)定后再裝機(jī)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(jī)重點(diǎn)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(diǎn)檢查機(jī)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(yīng)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?xì)w零。

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

        4)加強(qiáng)系統(tǒng)整治。結(jié)合飛機(jī)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(xiàng)檢查,及時處理導(dǎo)線束磨損、負(fù)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(jī)電源系統(tǒng)檢查維護(hù)的質(zhì)量效果。

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