某型飛機電源系統(tǒng)的故障分析及排除方法

楊文杰，姜 霖，施全芝

(1.空軍第一航空學(xué)院 航空儀電工程系，河南 信陽 464000； 2.中國人民解放軍93920部隊，陜西 漢中 723231)

引言

電源系統(tǒng)是飛機上最重要的系統(tǒng)之一，如果電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，飛機上的所有用電設(shè)備將不能工作。因此加強電源系統(tǒng)的檢查和快速排除故障就顯得十分重要。下面以某型飛機電源系統(tǒng)為例進行分析。

1 電源系統(tǒng)供電的邏輯關(guān)系分析

掌握電源系統(tǒng)供電邏輯關(guān)系是分析電源系統(tǒng)電路的關(guān)鍵，否則在通電檢查過程中就不能及時發(fā)現(xiàn)故障，更談不上分析、排除故障了。某型飛機共有三種電源供電設(shè)備，分別是地面電源、飛機發(fā)電機和機載蓄電池，但這三種電源不能同時向飛機供電，而是根據(jù)一定的邏輯關(guān)系進行供電。在地面通電檢查時，通常用地面電源向飛機用電設(shè)備供電(應(yīng)急情況可短時間用機載蓄電池供電)，飛行中是飛機發(fā)電機供電，如果發(fā)電機出現(xiàn)故障，則由機載蓄電池供電。當(dāng)三種電源均與飛機相連時，其供電順序為：地面電源、發(fā)電機、機載蓄電池。即當(dāng)?shù)孛骐娫聪蝻w機供電時，即使發(fā)電機能正常發(fā)電，也不能向飛機上的用電設(shè)備供電；當(dāng)拔掉地面電源后，由發(fā)電機向用電設(shè)備供電，同時給蓄電池充電；當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障不能向用電設(shè)備供電時，由蓄電池為保證飛行安全必須的用電設(shè)備供電[1]。

如果電源的供電關(guān)系不符合上述邏輯，則認(rèn)為電源系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。由于發(fā)電機電壓和地面電源的電壓相近，僅通過電壓表不能判明是發(fā)電機供電還是地面電源供電，必須借助發(fā)電機故障信號燈的亮滅才能正確判斷；地面電源和蓄電池供電時，發(fā)電機故障信號燈均燃亮，但大功率用電設(shè)備的工作情況不同。在檢查電源系統(tǒng)供電邏輯關(guān)系時，通常通過觀察電壓表的指示、發(fā)電機故障信號燈是否燃亮及大功率用電設(shè)備是否工作來判斷是這三種電源中的哪個電源向用電設(shè)備供電[2]，如表1所示。

表1 三種電源供電關(guān)系表

從表1中可以看出，當(dāng)發(fā)電機故障信號燈亮?xí)r，如果大功率用電設(shè)備能工作，則為地面電源供電，否則為機載蓄電池供電；當(dāng)大功率用電設(shè)備能工作時，如發(fā)電故障信號燈亮，則為地面電源供電，否則為發(fā)電機供電；當(dāng)電壓表指示電壓低于28時，為蓄電池供電，否則為地面電源或發(fā)電機供電，此時，若發(fā)電機故障信號燈亮，則為地面電源供電，否則為發(fā)電機供電。

2 故障分析方法

在檢查過程中，當(dāng)供電邏輯關(guān)系不正常時，需要確定故障類型，根據(jù)不同的類型分析故障原因，找出故障部位，排除故障。下面分別介紹這三種電源不能正常供電時的分析方法。

2.1 飛機蓄電池不供電

在裝有機載蓄電池的飛機上，當(dāng)不插地面電源、飛機發(fā)動機不開車的情況下，接通總電門，機載蓄電池應(yīng)向飛機除大功率用電設(shè)備以外的設(shè)備供電。

接通總電門后，如電壓表無指示，所有用電設(shè)備均不工作，則表明機載蓄電池不能向飛機供電。此時應(yīng)判明蓄電池是否有電，若蓄電池有電，通斷總電門時聽不到蓄電池接觸器工作的聲音，則應(yīng)按下述方法進行故障查找：

首先拔開蓄電池插頭，測量蓄電池“+”孔與飛機機體之間的電阻，在接通總電門后，其電阻應(yīng)小于3.8歐，否則是蓄電池“+”孔→蓄電池接觸器線圈→13D繼電器常閉觸頭→總電門→搭鐵線路接觸不良或斷路，如圖1所示。

圖1 某型飛機電源系統(tǒng)簡化原理圖

如果能夠聽到蓄電池接觸工作的聲音，則是蓄電池接觸器有故障，更換蓄電池接觸器即可排除故障。

2.2 地面電源不供電

插上地面電源后，地面電源是否向飛機供電，取決于是否接通了“機上蓄電池、地面電源”電門即總電門，因此若地面電源不能向飛機供電，則應(yīng)查找地面電源“電門電路”。其方法是：首先在插拔地面電源時，注意傾聽13D繼電器的工作聲音，如果聽不到，則應(yīng)在斷開電瓶加溫電門的情況下，測量地面電源5號針與機體之間的電阻，若電阻為無窮大，則表明地面電源插頭5號針→34Y保險絲→106插頭的19號線→13D工作線圈斷路，若有幾十歐的電阻，則是13D繼電器故障。如果能聽到13D繼電器工作的聲音，則應(yīng)以總電門為輻射點向兩頭進行故障點查找，即查找地面電源插頭6號針→106插頭的18號插孔→繼電器13D的8、9號觸頭→106號插頭的20號孔→7號插頭的2號線→總電門→74號插頭的1號線→地，是否存在接觸不良或斷路現(xiàn)象，如圖1所示。

2.3 發(fā)電機供電系統(tǒng)故障

發(fā)電機供電系統(tǒng)故障通常分為發(fā)電機不發(fā)電、發(fā)電機發(fā)電但不能輸出和發(fā)電機電壓過高三種故障。因此排故時必須先判明故障的性質(zhì)，因為不同的故障其分析方法是不一樣的。為了確定故障的性質(zhì)，可以在發(fā)動機正常工作時，通過測量發(fā)電機正接線柱處的電壓來判定。因測量發(fā)電機正接線柱處的電壓不方便，而電源艙內(nèi)反流割斷器“F”接線柱是與發(fā)電機正接線柱直接相連的，而且易于測量，因此可以通過測量“F”接線柱的方法來反映發(fā)電機的電壓，以確定發(fā)電機不供電的故障性質(zhì)，然后按照不同的故障性質(zhì)進行分析判斷。其步驟如圖2所示。

圖2 判斷發(fā)電機供電系統(tǒng)故障性質(zhì)的方法

2.3.1 發(fā)電機不發(fā)電故障

在飛機發(fā)動機工作時，當(dāng)測得反流割斷器“F”接線柱的電壓為0～5伏時，即發(fā)電機電壓為0～5伏時，則為發(fā)電機不發(fā)電故障。此時的電壓為激磁繞組的剩磁所產(chǎn)生的電壓，即發(fā)電機的勵磁線路出現(xiàn)了斷路故障，此時按圖3所示的流程進行故障判斷。

圖3 發(fā)電機不發(fā)電故障排故流程圖

如果“12Y”保險絲正常，則使發(fā)動機停車，采用電阻測量法進行故障部位的查找。

首先拔開左電源艙內(nèi)的炭片電壓調(diào)節(jié)器插頭，勵磁電路被分為三段。第一段為調(diào)壓器插頭1孔→12Y→F接線柱；第二段為調(diào)壓器內(nèi)部1釘→6釘，即炭柱部分；第三段為調(diào)壓器插頭6孔→過壓保護器→勵磁線圈，見圖1。其三段電路的測量方法如下：

(1)測量調(diào)壓器插頭1號孔與地之間的電阻，可以判定第一段電路是否良好。一般情況下，該阻值應(yīng)小于0.5Ω[2-3](該電阻是發(fā)電機電樞繞組與整流繞組串聯(lián)再與4D內(nèi)Q7繼電器線圈并聯(lián)后的等效電阻)。

(2)測量調(diào)壓器插頭1號釘與6號釘間的電阻，判定調(diào)壓器中的炭柱是否燒傷。一般情況下，在冷狀態(tài)時該電阻值應(yīng)小于0.5Ω[2-3]。

(3)測量調(diào)壓器插頭1孔與地之間的電阻，判斷第三條電路的狀況。一般情況下該電阻值應(yīng)小于1.2Ω(此電阻主要是發(fā)電機的并激繞組電阻)。

若三段電路都是正常的，則這種情況下勵磁電路故障原因的最大可能是調(diào)壓器插頭本身接觸不良引起的。

若測得第三段電路有故障，可將過壓保護器1號、2號插銷拔開，將第三段電路再分為三段進行測量。即調(diào)壓器6孔→過壓保護器2號插頭的3釘；過壓保護器2號插銷的3孔→過壓保護器1號插銷3釘、過壓保護器1號插銷3孔→4D中Q17→發(fā)電機勵磁線圈。再利用電阻測量的方法分別判斷上述三段電路的好壞。

圖4 發(fā)電機發(fā)電不輸出故障排故流程圖

根據(jù)上述方法，通過若干次的分割與測量可以準(zhǔn)確地把故障縮小在最小的范圍內(nèi)，最終找到故障的具體部位。

2.3.2 發(fā)電機發(fā)電不輸出故障

在發(fā)動機工作時，當(dāng)測得反流割斷器“F”接線柱的電壓為28.5V以上時，則為發(fā)電機發(fā)電不輸出故障。發(fā)電機發(fā)電不輸出故障，其故障范圍有兩大部分。一是發(fā)電機輸出電路部分，二是控制輸出的電門電路部分。其中輸出電路部分包括：反流割斷器、反流割斷器DC(蓄)接線柱→4Y分流器→電源艙匯流條。電路為：反流割斷器“+”接線柱→9Y電門→13D的1～2觸頭→過壓保護器2號插銷的5針→過壓保護器1號插銷的1針→12Y(見圖1)。詳細(xì)的分析、判斷流程如圖4所示。

2.3.3 發(fā)電機電壓過高故障

在發(fā)動機工作時，當(dāng)測得反流割斷器“F”接線柱的電壓為5～10伏時，則為發(fā)電機過電壓故障。發(fā)電機電壓過高也稱電壓失調(diào)或過壓，是指發(fā)電機電壓超過32伏。此時過壓保護器工作，在發(fā)電機勵磁電路中串入1個20Ω[4]的電阻，此時雖然有勵磁電流，但此電流不足使電壓保持在額定電壓范圍內(nèi)，而只有5～10伏電壓。引起發(fā)電機過電壓的主要原因為調(diào)壓器工作線圈電路、調(diào)壓器工作點及過壓保護器性能不符合要求或者發(fā)電機“+”、“B”線短接等，其故障判斷方法如下：

拔開調(diào)壓器插頭，測量2孔與機體之間的電阻，應(yīng)在6～8歐范圍內(nèi)[2-3]。如果符合要求，則說明自調(diào)壓器2孔至穩(wěn)定變壓器搭鐵處的電路是好的；如果阻值偏大達十幾歐，則可能是R-13調(diào)壓電阻的滑片接觸不良；如果阻值很大以至無窮，則表明該電路有接觸不良或斷路故障。

測量調(diào)壓器插頭1、6孔之間的電阻，應(yīng)為1歐左右[2-3]，如果過小，則可能是發(fā)電機“+”、“B”接線之間有短路。

測量調(diào)壓器插頭1、2釘之間的電阻，應(yīng)為30歐左右[4]，如果過大，則可能是調(diào)壓器工作線圈電路有斷路部位，過小則表明有短路。

測量調(diào)壓器插頭1、6釘之間的電阻，應(yīng)為0.4歐左右[2-3]，如果過小，則可能炭片粘接或炭柱絕緣不良。

經(jīng)過上述測量，確實懷疑調(diào)壓器或過壓保護器性能不良或其內(nèi)部有故障，可以從機上拆下送內(nèi)場校驗，以確定過壓的原因。

3 結(jié)語

以上的電路分析、電路測量和故障排除遵循了先易后難、循序漸進的原則，采用了化整為零、各個擊破的分析方法，該故障分析的基本方法也可為其它型號飛機的直流電源系統(tǒng)故障分析提供一定的參考。

[1] 董建軍.飛機供電系統(tǒng)[M]. 信陽：空軍第一航空學(xué)院，2012：198-204.

[2] 王文良.殲擊7Ⅱ飛機電氣設(shè)備維護講義[M]. 信陽：空軍第一航空學(xué)院，2007：37-50.

[3] 夏遠(yuǎn)飛.殲-7E型飛機電氣設(shè)備與維護講義[M].信陽：空軍第一航空學(xué)院，2012：43-60.

[4] 張福熙.殲強飛機直流供電系統(tǒng)[M].信陽：空軍第一航空學(xué)院，2010：120-124.