楊見山 王瑞燕 陳沖 王倩 路英杰
摘要:針對某型飛機(jī)油量測量系統(tǒng)故障多發(fā)、無BIT設(shè)計問題,成立專門課題組進(jìn)行研究。通過理論研究、電容信號提取、在線測試的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)制定、在線測試的電容判定標(biāo)準(zhǔn)制定,解決了油量測量系統(tǒng)故障定位難題。通過內(nèi)場系統(tǒng)聯(lián)合試驗論證和機(jī)上實踐,將原故障處理周期從3天降至1.5小時。
關(guān)鍵詞:電容;油量;在線;標(biāo)準(zhǔn)
Keywords:capacitance;fuel quantity;online;standard
0 引言
某型飛機(jī)油量測量系統(tǒng)沒有BIT自檢測設(shè)計,油量傳感器數(shù)量多、分布廣,系統(tǒng)故障率較高,加放油、試車、掛副油箱階段多次出現(xiàn)油量指示異常。受油量傳感器數(shù)量、分布影響,拆件較為困難,故障定位周期平均在三天以上,經(jīng)常給飛行和轉(zhuǎn)場帶來較大壓力。如何在飛機(jī)油量傳感器不離機(jī)的情況下快速實現(xiàn)油量傳感器在線故障定位成為了一項重要課題。本文通過電氣接口研究、測量參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究,制作相應(yīng)測試工具和設(shè)備,達(dá)到快速測試的目的,彌補(bǔ)了該型飛機(jī)無BIT的設(shè)計缺陷。
1 理論研究
1.1 油量測量理論
該型飛機(jī)采用電容式傳感器進(jìn)行油量測量。用兩個圓筒作為電容的兩個極板,當(dāng)飛機(jī)油位發(fā)生變化時,電容的介電發(fā)生變化,電容值隨之發(fā)生變化,電容的增量反映了油量的變化,為線性電容式傳感器,油量測量原理如圖1所示,可用下列公式表示電容測量原理:
其中,C為電容;ε為電介常數(shù);D為外觀直徑;d為內(nèi)管直徑;H為傳感器高度;h為油面高度。
1.2 電容信號提取
為了完成在線測試,必須研究電容信號的提取。通過C/V轉(zhuǎn)換電路將電容信號轉(zhuǎn)化為電壓信號,再將電壓信號按比例調(diào)整至適宜范圍進(jìn)行識別以提取。
一般,將電容放在反饋端,輸出電壓UO與Cx變化成正比,電容發(fā)生變化時,輸出信號隨之發(fā)生變化。
由圖2可知,
也可以通過施加振蕩信號來獲得。電容信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號,通過計數(shù)、CPU處理、譯碼驅(qū)動方式顯示,但設(shè)計復(fù)雜、成本高。這里使用電容提取轉(zhuǎn)換電壓方式來實現(xiàn)。
2 系統(tǒng)測試
2.1 測試接線標(biāo)準(zhǔn)制定
飛機(jī)線路和部附件測試沒有現(xiàn)成對應(yīng)關(guān)系,需要在線測試飛機(jī)電氣接口關(guān)系,根據(jù)線路接口關(guān)系、部件接口定義和電容信號提取原理,制定線路接線標(biāo)準(zhǔn),然后通過電路信號切換(如波段開關(guān)等)來更換待測部件,防止誤操作損壞油量傳感器。
2.2 測試驗證
有了接線關(guān)系、測試電路后,為了保證測試質(zhì)量和研究的嚴(yán)謹(jǐn)性,先通過試驗臺進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,驗證線路切換、測試接口關(guān)系,從而驗證地面測試的可行性。對表1所列接口關(guān)系進(jìn)行反復(fù)試驗,結(jié)果表明接線關(guān)系可以滿足飛機(jī)在線測試要求,隨后的機(jī)上試驗也驗證了上述接線關(guān)系可行。
3 建立在線測試標(biāo)準(zhǔn)及故障定位
3.1 在線合格判定依據(jù)
1)傳感器增倍關(guān)系
飛機(jī)往往在加油狀態(tài)下才出現(xiàn)油量測量異常。當(dāng)前傳感器的驗收標(biāo)準(zhǔn)只有空油狀態(tài)下的電容標(biāo)準(zhǔn),即使有檢測手段也難以判斷傳感器、線路的狀態(tài)。因此,確定滿油或剩油狀態(tài)下的電容標(biāo)準(zhǔn)尤為重要。故障模擬分析和系統(tǒng)調(diào)試研究結(jié)果表明,滿油時電容值和起始空油時電容值有增倍關(guān)系,即油量與電容值成線性關(guān)系。例如,飛機(jī)加滿油后1號傳感器的電容值為234pF,是起始空油時電容值117pF的兩倍。根據(jù)試驗論證和理論計算,制定了在線測試空油、滿油電容值標(biāo)準(zhǔn)(見表2),為飛機(jī)線路測量、油量傳感器狀態(tài)判定提供了依據(jù)。
2)電容與油量折算
目前尚無資料和標(biāo)準(zhǔn)對油量和電容關(guān)系進(jìn)行說明。傳感器測試測的是電容,飛機(jī)顯示的是油量值,沒有直觀對比性,不利于判斷故障油量傳感器的型號、數(shù)量。對某型飛機(jī)資料進(jìn)行分析,得出其油量關(guān)系大概為3.3~3.8kg/Pf;運(yùn)用電容線性理論,對該型飛機(jī)總油量與總電容增量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,電容與油量折算關(guān)系約3.2kg/pF(總油量1277kg/總電容增量398.5pF=3.2kg/pF),此數(shù)值與多次試驗?zāi)M數(shù)據(jù)相吻合。
掌握了電容與油量的折算關(guān)系,就有利于地勤人員判斷傳感器故障數(shù)量、故障部位,可縮短故障定位周期。
3.2 故障定位及方法推廣
為了縮短故障定位時間,使檢測方法簡單化,設(shè)計了測試方法,制定了在線測試的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)以及電容油量的判定標(biāo)準(zhǔn),通過內(nèi)場試驗論證、機(jī)上故障定位實踐操作,證明該方法簡單、省時、有效。即使是不熟悉產(chǎn)品和測試設(shè)備原理的操作人員,也可以獨立對飛機(jī)進(jìn)行在線測試、故障定位。經(jīng)過對比,未采用該測試技術(shù)之前,該型飛機(jī)故障定位與排除大約需要3天,采用該技術(shù)后僅需1.5小時。該方法可以彌補(bǔ)該型飛機(jī)油量測量系統(tǒng)無BIT自檢測的缺陷,縮短了工廠和部隊的維護(hù)、排故周期。
該測試標(biāo)準(zhǔn)和方法在其他兩型飛機(jī)上也得到了應(yīng)用,同樣提高了故障的定位效率。
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