某型飛機(jī)航姿系統(tǒng)失效故障分析

余利玲

摘要：針對(duì)某型飛機(jī)航姿系統(tǒng)交流115V保險(xiǎn)絲熔斷和多普勒雷達(dá)不工作故障，采用故障樹(shù)分析法，分別從第四發(fā)扭矩壓力表指零、第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)電壓擺動(dòng)、航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)保險(xiǎn)絲熔斷三個(gè)方面，對(duì)航姿系統(tǒng)失效故障進(jìn)行原因分析，查明了航姿系統(tǒng)失效的原因，并制定了相應(yīng)的修理措施。

關(guān)鍵詞：航姿系統(tǒng)；故障樹(shù)；措施

Keywords：attitude heading reference system；fault tree；measures

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)115V電源分別由應(yīng)急匯流條、第Ⅰ匯流條供電，正常時(shí)均由第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電，第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)故障時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為第一發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電。在一次本場(chǎng)飛行返航時(shí)，發(fā)現(xiàn)第四發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩壓力表指零，經(jīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)其他參數(shù)正常，進(jìn)行扭矩壓力表備用供電轉(zhuǎn)換后仍指零。轉(zhuǎn)彎快結(jié)束時(shí)第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)電壓值擺動(dòng)，幅度逐漸增大到90～120V（正常值115V），遂關(guān)閉第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電開(kāi)關(guān)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)航向位置指示器內(nèi)部照明燈熄滅，航姿系統(tǒng)不工作，正常、應(yīng)急狀態(tài)地平儀和羅盤均不工作，空中檢查航姿系統(tǒng)交流115V保險(xiǎn)絲熔斷，檢查偏流時(shí)多普勒雷達(dá)不工作。

2 檢查情況

2.1 試車檢查

飛機(jī)著陸后扭矩壓力表指示恢復(fù)正常，關(guān)車前檢查第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)故障燈亮、電壓為零。關(guān)車后再次試車檢查，故障現(xiàn)象再現(xiàn)，多普勒雷達(dá)交流115V保險(xiǎn)絲已熔斷。更換第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)和兩個(gè)保險(xiǎn)絲后，各系統(tǒng)工作正常。再次換回原交流發(fā)電機(jī)，多次試車故障未再現(xiàn)。

2.2 熔斷保險(xiǎn)絲外觀檢查

航姿系統(tǒng)115V TB-5保險(xiǎn)絲和多普勒雷達(dá)TB-5保險(xiǎn)絲均為過(guò)流熔斷。其中，航姿系統(tǒng)115V TB-5保險(xiǎn)絲玻璃管內(nèi)部有一些銀色球狀顆粒，多普勒雷達(dá) TB-5保險(xiǎn)絲中間部分熔斷（見(jiàn)圖1、圖2）。

2.3 第四發(fā)扭力表分解檢查

分解第四發(fā)扭矩壓力表傳感器，內(nèi)部線路在殼體裝配部位有壓痕，其中1號(hào)線絕緣層破損、芯線外露，有漏電燒蝕痕跡（見(jiàn)圖3）。

3 原因分析

本起故障中先后出現(xiàn)第四發(fā)扭矩壓力表指零、第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)電壓擺動(dòng)、航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)保險(xiǎn)絲熔斷等問(wèn)題，因此，采用故障樹(shù)分析法，重點(diǎn)圍繞可能引起故障的電源異常、導(dǎo)線束磨損相互間短路等一般原因進(jìn)行分析排查。

3.1 扭力表指零故障

1）建立故障樹(shù)

導(dǎo)致第四發(fā)扭力表指零故障的原因包括傳感器失效、指示器故障和外部電路故障，傳感器失效原因可能有1號(hào)線短路和2號(hào)線斷路；指示器故障原因可能有1號(hào)線短路、2號(hào)線短路和3號(hào)線斷路；外部電路故障可能有1號(hào)線短路、2號(hào)線斷路、3號(hào)線斷路。根據(jù)以上分析得到第四發(fā)扭力表指零故障樹(shù)，如圖4所示，根據(jù)故障樹(shù)對(duì)傳感器線路、指示器線路、外部線路進(jìn)行分段導(dǎo)通測(cè)量和絕緣檢查，未見(jiàn)異常。

2）模擬試驗(yàn)

從第四發(fā)扭力表指示器1、2號(hào)線各引出一根導(dǎo)線，起動(dòng)第四發(fā)動(dòng)機(jī)，接通第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)接通輸出開(kāi)關(guān)，分別將兩根引出導(dǎo)線間斷性接地和完全接地；兩根導(dǎo)線之間短接，第四發(fā)扭力表指零，與空中故障相符。此時(shí)，電源系統(tǒng)、航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)工作均正常。轉(zhuǎn)換扭力表變壓器主用、備用電門，觀察第四發(fā)交流電壓輸出無(wú)波動(dòng)。

3）對(duì)其他系統(tǒng)的影響

扭矩壓力表故障原因是扭矩壓力表傳感器在裝配時(shí)內(nèi)部1號(hào)線受壓而絕緣層破損，隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)，在振動(dòng)等因素影響下芯線外露，搭鐵接地，造成指示器指零。

扭矩壓力表原理為電流比值計(jì)，工作電流?。閙A級(jí)），1號(hào)線搭鐵時(shí)，將傳感器的一個(gè)測(cè)量線圈短接，使扭矩壓力表指零。

該機(jī)有4塊扭矩壓力表，共同由EB-2電源變壓器供電，變壓器導(dǎo)線連接、絕緣電阻正常，初、次級(jí)保險(xiǎn)絲和其他三塊表指示均正常，表明公共電路正常。

從機(jī)組反映扭矩壓力表指零到發(fā)現(xiàn)第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)電壓擺動(dòng)，時(shí)間間隔約為6～7min，故障非同時(shí)發(fā)生。理論分析和模擬試驗(yàn)均表明，扭矩壓力表傳感器1號(hào)線搭鐵對(duì)交流電源系統(tǒng)、航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)沒(méi)有影響。

由以上分析可得出，扭矩壓力表存在故障，但可排除引起其他系統(tǒng)故障的可能。

3.2 航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)自身故障

1）建立故障樹(shù)

航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)115V保險(xiǎn)絲熔斷原因分為系統(tǒng)故障（系統(tǒng)115V供電線路短路、機(jī)件內(nèi)部短路）和供電電源故障兩類。

引起航姿系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備故障的原因有：航姿系統(tǒng)繼電器盒內(nèi)部線路短路；控制盒內(nèi)部10V給定線路短路；陀螺內(nèi)部電源電路短路；各航向指示器內(nèi)部電路短路。航姿系統(tǒng)115V供電電路故障的原因有：前艙115V供電電路導(dǎo)線與飛機(jī)地短路；4框、9框電纜穿孔處導(dǎo)線磨損產(chǎn)生過(guò)流；航姿系統(tǒng)接線盒、7-8框接線盒上115V線路接觸不牢；航姿系統(tǒng)配電盒上線路26V、36V短路；電源開(kāi)關(guān)處接線不牢；TB-5保險(xiǎn)絲接觸不牢，產(chǎn)生瞬時(shí)過(guò)大電流。根據(jù)以上分析得出航姿系統(tǒng)故障樹(shù)（見(jiàn)圖5），根據(jù)故障樹(shù)對(duì)相應(yīng)原因列表（見(jiàn)表1），對(duì)各線路及設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)通絕緣檢查和校驗(yàn)，結(jié)果未見(jiàn)異常。

檢查多普勒115V供電線路，包括檢查115V配電盤到4-5框處P26-18接線板上導(dǎo)線“UD74”的導(dǎo)通和絕緣性、導(dǎo)線“UD74”到控制盒插頭15孔的導(dǎo)通和絕緣性。115V供電線路接觸器處連接緊固，49號(hào)插頭至4-5框處P26-18接線板上導(dǎo)線“UD74”導(dǎo)通良好，絕緣電阻500MΩ；導(dǎo)線“UD74”到控制盒插頭15孔導(dǎo)通良好，絕緣電阻500MΩ；多普勒115V保險(xiǎn)管與卡座接觸情況無(wú)打火灼燒痕跡，卡座彈片沒(méi)有發(fā)現(xiàn)打火灼燒痕跡，彈性正常。

2）測(cè)量最大工作電流

起動(dòng)4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，接通4臺(tái)交流發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)，按飛行狀態(tài)將各用電設(shè)備打開(kāi)，測(cè)量航姿系統(tǒng)最大工作電流為1.7A，多普勒雷達(dá)最大工作電流為3.2A，其電流值均沒(méi)有達(dá)到TB-5保險(xiǎn)絲的額定值。

以上線路檢查和試驗(yàn)可以排除航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)系統(tǒng)自身故障導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷的可能。如兩系統(tǒng)分別短路或同時(shí)短路，會(huì)導(dǎo)致該系統(tǒng)保險(xiǎn)絲燒斷，但不會(huì)造成交流電網(wǎng)電壓持續(xù)擺動(dòng)和發(fā)電機(jī)不供電。

3.3 第四發(fā)交流電源系統(tǒng)線路及機(jī)載設(shè)備故障

1）建立故障樹(shù)

引起電壓擺動(dòng)的線路原因包括該發(fā)交流電源系統(tǒng)勵(lì)磁、輸出及控制部分線路接觸不良、短路、絕緣不良以及各機(jī)載設(shè)備故障，根據(jù)以上分析得出第四發(fā)交流電源故障樹(shù)（見(jiàn)圖6）。根據(jù)故障樹(shù)對(duì)應(yīng)的原因進(jìn)行列表（見(jiàn)表2），對(duì)各線路及設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)通絕緣檢查和校驗(yàn)，結(jié)果未見(jiàn)異常。

2）試驗(yàn)

航姿系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)115V分別由應(yīng)急匯流條、第Ⅰ匯流條供電，正常時(shí)均由第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電，關(guān)閉第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)電門時(shí)，轉(zhuǎn)由第一發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電。航姿系統(tǒng)故障出現(xiàn)的時(shí)機(jī)是在供電電源轉(zhuǎn)換時(shí)，在供電電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在電壓突變現(xiàn)象，為此在應(yīng)急匯流條處連接一臺(tái)電源示波器，監(jiān)測(cè)電源轉(zhuǎn)換時(shí)的電壓峰值。

起動(dòng)4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，將4臺(tái)交流發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)放在“接通”位置，按飛行狀態(tài)打開(kāi)各用電設(shè)備，將第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換至斷開(kāi)位置（航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)由第一發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電），此時(shí)示波器電壓峰值為300V，持續(xù)時(shí)間2～3s（因過(guò)壓保護(hù)器有5s的斷電延時(shí)，故過(guò)壓保護(hù)器不會(huì)動(dòng)作），航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)工作正常；在另外一架相同的飛機(jī)上連接示波器作相同的檢查，示波器電壓峰值與該架機(jī)相同，航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)工作正常，進(jìn)一步驗(yàn)證了供電電源轉(zhuǎn)換瞬間電源電壓的突變不會(huì)燒斷航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)的保險(xiǎn)。

通過(guò)線路檢查和試驗(yàn)可排除該發(fā)交流電源系統(tǒng)線路和交流發(fā)電機(jī)以外部附件故障造成電壓擺動(dòng)的可能。

3.4 交流發(fā)電機(jī)故障

1）交流發(fā)電機(jī)校驗(yàn)檢查

按照試驗(yàn)規(guī)程對(duì)交流發(fā)電機(jī)、交流電壓精調(diào)裝置、交流碳片式調(diào)壓器、過(guò)壓保護(hù)器進(jìn)行熱態(tài)數(shù)據(jù)及熱態(tài)絕緣電阻檢查，檢查結(jié)果符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范。按照系統(tǒng)聯(lián)試規(guī)范，將交流發(fā)電機(jī)、交流電壓精調(diào)裝置、交流碳片式調(diào)壓器和可變電阻進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)試檢查，連續(xù)工作4h，聯(lián)試過(guò)程中未見(jiàn)異常。

對(duì)交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行分解檢查，發(fā)現(xiàn)該交流發(fā)電機(jī)傳動(dòng)花鍵磨損嚴(yán)重，花鍵齒形已由漸開(kāi)線（梯形）磨損為三角形，滑環(huán)表面粗糙，有較深磨痕，6塊碳刷中有5塊高度小于下限17.5mm，其余未見(jiàn)異常。

2）滑環(huán)和碳刷磨損原因分析

該交流發(fā)電機(jī)滑環(huán)工作面粗糙、磨痕明顯，并有燒蝕痕跡，6個(gè)碳刷中有5個(gè)低于下限高度（下限高度不小于17.5mm），刷簧對(duì)碳刷壓力減小，火花增大燒蝕滑環(huán)，使其接觸性變差，在飛機(jī)飛行振動(dòng)較大情況下，碳刷與滑環(huán)表面不能緊密結(jié)合，加劇了滑環(huán)與碳刷的磨損。

3.5 保險(xiǎn)絲熔斷原因小結(jié)

1）由于發(fā)電機(jī)碳刷與滑環(huán)接觸不良及火花等因素，使發(fā)電機(jī)輸出電壓正弦波發(fā)生畸變，在調(diào)壓器作用下，發(fā)電系統(tǒng)提供給匯流條的電壓出現(xiàn)電壓調(diào)制現(xiàn)象，造成電壓低頻率較大幅度的擺動(dòng)，使得非正常高電壓連續(xù)地施加在用電設(shè)備端，在TB-5保險(xiǎn)絲電路中形成非正常的大電流，經(jīng)過(guò)熱量積累，達(dá)到熔斷條件，使TB-5保險(xiǎn)絲熔斷。

2）從第四發(fā)交流發(fā)電機(jī)斷開(kāi)到第一發(fā)交流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，因電源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性出現(xiàn)短時(shí)電壓過(guò)沖，加速了TB-5保險(xiǎn)絲的熔斷。

3）當(dāng)電源突變時(shí)，航姿系統(tǒng)、多卜勒雷達(dá)等感性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，出現(xiàn)瞬時(shí)高電壓，也會(huì)加速TB-5保險(xiǎn)絲的熔斷。

4 結(jié)論

該起故障發(fā)生的原因是發(fā)電機(jī)滑環(huán)磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致碳刷消耗速度快，在振動(dòng)的環(huán)境下與滑環(huán)接觸不良，輸出電壓波形畸變，引起電網(wǎng)電壓大幅擺動(dòng)，造成航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)TB-5保險(xiǎn)絲熔斷，使航姿系統(tǒng)和多普勒雷達(dá)因斷電停止工作。

用戶應(yīng)加強(qiáng)交流發(fā)電機(jī)的監(jiān)控使用。在飛機(jī)A檢中增加交流發(fā)電機(jī)碳刷檢查內(nèi)容，規(guī)范碳刷測(cè)量方法，如碳刷磨損速度過(guò)快，交流發(fā)電機(jī)應(yīng)返廠修理。在飛機(jī)C檢中，增加對(duì)滑環(huán)及花鍵軸的檢修。修理工廠應(yīng)修訂修理工藝規(guī)程，補(bǔ)充完善碳刷測(cè)量方法。