■ 王志杰 王炳輝 朱賽賽/江蘇潤揚通用航空有限公司 93066部隊
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。