某型飛機液壓系統(tǒng)電動泵機上功能試驗故障分析

單文娟++聞捷

摘 要：系統(tǒng)機上功能試驗的有效開展在飛機研制過程中具有重要的意義。針對某型飛機液壓系統(tǒng)功能試驗中RAT發(fā)電條件下3#系統(tǒng)備用泵搶電故障，從設(shè)計方面（3#電動泵控制邏輯）及設(shè)計驗證方面（試驗程序問題、設(shè)備問題等）對故障原因進行了定位分析。研究發(fā)現(xiàn)，故障為試驗程序中蓄壓器壓力設(shè)置不合理所致。最后對程序提出了改進方案，并通過機上驗證確認故障排除，提高了功能試驗驗證的可靠性。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 功能試驗 控制邏輯 改進方案

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0009-02

Abstract： The effective implementation of the On Aircraft Test Procedure （OATP） is meaningful during the design and manufacturing process. For the fault that the 3# hydraulic backup pump inhibiting the main pump starting up， reason in the design and the design verification aspect was analyzed respectively. The results indict that the control logic is correct， and the fault is resulted by the irrational pressure of the accumulation during OATP. At last， an optimized proposal was put forward and was verified on the aircraft， which improved the reliability of OATP.

Key Words： Hydraulic system； OATP； Control logic； Optimum proposal

在飛機研制過程中，為保證飛機試飛的安全性，在試飛前需在地面對系統(tǒng)進行最后的綜合試驗——機上功能試驗（OATP），用于對系統(tǒng)進行一系列功能檢查[1-3]。在某型飛機液壓系統(tǒng)驗證RAT條件下3#系統(tǒng)電動泵自動控制功能的OATP中，出現(xiàn)主泵啟動后備用泵啟動，而后抑制主泵啟動的故障現(xiàn)象，使得主泵無法工作，與主泵工作的設(shè)計預期不符。這一故障帶來的嚴重后果是：RAT發(fā)電條件下若飛機實際運行中備用泵啟動后發(fā)生失效，主泵將不能啟動，從而使3#液壓系統(tǒng)完全失去能源，對液壓系統(tǒng)性能和功能造成直接的威脅，因此找出導致故障發(fā)生的原因非常重要。

該文針對某型民用飛機液壓系統(tǒng)OATP程序中RAT發(fā)電條件下3#系統(tǒng)備用泵搶電故障，從設(shè)計方面（3#電動泵自動控制邏輯）及設(shè)計驗證方面（OATP試驗程序問題、線路問題等）分別進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，3#系統(tǒng)電動泵自動控制邏輯設(shè)計正確合理，故障為試驗程序問題所致，因此對OATP程序提出了改進方案，提高了OATP程序開展的有效性。

1 液壓系統(tǒng)概述

民用飛機的液壓系統(tǒng)一般由3套獨立的系統(tǒng)組成，每個系統(tǒng)包含2臺液壓泵（主泵、備用泵各一臺）、蓄壓器、自增壓油箱等設(shè)備及管路系統(tǒng)[4，5]。某民用飛機3#液壓能源系統(tǒng)設(shè)有兩臺電動泵，分別記為ACMP3A、ACMP3B。液壓控制系統(tǒng)利用液壓邏輯控制盒（HCLE），通過對相關(guān)信號的邏輯計算來實現(xiàn)3#系統(tǒng)兩臺泵的自動運行，保證ACMP3A、ACMP3B分別在單、雙日作為3#系統(tǒng)主泵為液壓用戶供壓。ACMP3A/3B由三相重要交流匯流條（AC Essential（3 phase））供電，保證在電源應急構(gòu)型（左/右發(fā)電機及APU發(fā)電機均失效）時，由沖壓空氣渦輪（RAT）發(fā)電機供電。

2 故障現(xiàn)象及分析

某民用飛機液壓系統(tǒng)在進行OATP試驗，對電源應急構(gòu)型狀態(tài)RAT發(fā)電情況下3#系統(tǒng)電動泵自動功能進行驗證時，發(fā)生主泵首先啟動隨后停止，備用泵啟動的現(xiàn)象?，F(xiàn)場對故障進行了復現(xiàn)。該故障出現(xiàn)的原因可能是設(shè)計方面（ACMP3A/3B控制邏輯）的問題或設(shè)計驗證方面（OATP程序、線路或設(shè)備）的問題。下文將分別從這兩方面對故障原因進行分析定位。

2.1 設(shè)計方面分析

為判定該故障是否為設(shè)計方面存在問題所致，需對3#系統(tǒng)電動泵自動控制邏輯進行詳細的分析。電動泵控制邏輯運算由HCLE完成，其中備用泵的控制邏輯中HCLE接收的信號共計7個，包括空/地信號、RAT是否發(fā)電、主泵壓力高/低等。為實現(xiàn)主/備用泵的運行模式，備用泵的控制邏輯運算中，除需判斷飛行狀態(tài)、RAT是否發(fā)電等信號外，還需對主泵壓力高低進行判斷：若主泵壓力低，則備用泵邏輯判斷主泵失效，并立即啟動備用泵。由于在RAT發(fā)電前主、備用泵均停止，此時主泵壓力一定為低。為避免RAT發(fā)電后的瞬間備用泵邏輯誤以為主泵已經(jīng)失效，在設(shè)置備用泵邏輯時，在其邏輯中對“RAT發(fā)電”信號采用了t1延時，即RAT發(fā)電后t1內(nèi)備用泵邏輯仍判斷為RAT未發(fā)電（“RAT未發(fā)電”信號為0），使得備用泵邏輯最終輸出為0，以保證主泵有t1的時間啟動。進一步研究發(fā)現(xiàn)，t1內(nèi)主泵能否啟動至高壓將直接影響兩臺泵的工作狀態(tài)。

現(xiàn)根據(jù)主泵啟動至高壓的時間t2與t1的關(guān)系，對邏輯分為兩種工況進行分析。結(jié)果表明，邏輯可以保證：若主泵啟動至高壓的時間t2小于t1，主泵就可以保持運行的狀態(tài)，不會發(fā)生備用泵搶電的故障。

在實際飛行中，查閱該飛機液壓系統(tǒng)的設(shè)計文件和試驗報告可知，RAT發(fā)電情況下，主泵啟動至高壓的時間t2較短，小于前文分析中提到的t1，因此這一過程中備用泵邏輯信號保持為0，不會發(fā)生備用泵啟動抑制主泵工作的現(xiàn)象。因此可以推斷，電動泵控制邏輯正確，故障非設(shè)計方面的原因所致。

2.2 設(shè)計驗證方面分析

為判定該故障是否為設(shè)計驗證方面的原因所致，現(xiàn)場排故時對3#系統(tǒng)的線路及設(shè)備進行了檢查，經(jīng)確認均無故障；而對OATP試驗程序分析時，初步判定程序本身存在問題，即試驗中蓄壓器狀態(tài)與真實情況中不一致，并導致電動泵啟動時間t2不同（具體情況如表1所示）。下文結(jié)合圖1，對兩種工況中蓄壓器壓力不同導致電動泵運行差異的原因進行簡單分析。

真實飛行中，電動泵正常工作時為液壓用戶提供壓力的同時，也對蓄壓器進行增壓，保證蓄壓器壓力與系統(tǒng)壓力p1相同；當飛機突然進入電源應急構(gòu)型電動泵停止運行時，由于蓄壓器內(nèi)壓力p1大于優(yōu)先閥的開啟壓力p2，使得蓄壓器能夠及時為系統(tǒng)增壓。在RAT發(fā)電后主泵重新啟動期間，當主泵壓力未達到蓄壓器當前壓力時，主泵壓力濾上的單向閥始終保持閉合狀態(tài)，主泵不需對系統(tǒng)和蓄壓器供壓，從而使得主泵啟動至高壓的時間較短。

試驗中，蓄壓器預充壓，在試驗溫度下，充壓壓力僅為p3左右，小于優(yōu)先閥的開啟壓力p2，即在主泵重新啟動期間，蓄壓器不能為系統(tǒng)增壓，主泵壓力濾上的單向閥始終保持打開狀態(tài)，導致電動泵在啟動期間需對系統(tǒng)和蓄壓器進行充壓，重新啟動時間t2相對較長，當啟動時間t2大于t1時，即出現(xiàn)了主泵首先啟動但未在規(guī)定時間內(nèi)啟動至高壓而導致備用泵啟動的故障現(xiàn)象。

2.3 故障原因小結(jié)

綜上，OATP中備用泵搶電故障是由于試驗中蓄壓器壓力設(shè)置與真實飛行條件不一致所致。下文將對故障現(xiàn)有處置方案進行分析，并提出優(yōu)化處置方案。

3 故障處置方案及優(yōu)化方案分析

3.1 現(xiàn)有方案

現(xiàn)場在對該故障進行處理時，采取的措施是在設(shè)置試驗條件時，人工將主泵壓力置于高位，即人工將輸入信號“主泵壓力低”信號設(shè)置為0，使得備用泵的控制邏輯始終為0。該措施實現(xiàn)了主泵啟動并保持運行的目的，但導致電動泵的啟動并非由邏輯控制，而是人工操控，違背了OATP程序?qū)﹄妱颖米詣庸δ軝z查的目的。

3.2 優(yōu)化方案

根據(jù)前文分析得出的故障原因，現(xiàn)對處置意見提出優(yōu)化方案，即優(yōu)化OATP程序，以保證試驗中蓄壓器壓力與飛機真實條件一致。

優(yōu)化方案采取的措施是：在RAT發(fā)電前，利用外電源啟動機上電動泵，并對系統(tǒng)和蓄壓器增壓至p1，然后斷外電源，斷外電源后需在蓄壓器保壓時間內(nèi)迅速利用地面液壓馬達啟動RAT，最后進行電動泵自動功能的檢查。優(yōu)化方案保證了試驗中蓄壓器的壓力與真實情況相近，并在機上得到了驗證，使得備用泵搶電故障得以解決。

4 結(jié)論

該文主要針對某型飛機液壓系統(tǒng)進行功能試驗時，電源應急供電情況下發(fā)生的3#系統(tǒng)備用泵搶電啟動故障進行了分析，得到的結(jié)論簡單概括如下。

（1）電動泵控制邏輯正確合理，故障是由于功能試驗程序存在問題所致。

（2）故障采取的工程處置措施存在人工操控邏輯的缺點，該文提出優(yōu)化方案，使得試驗程序與真實情況保持一致，并在機上得到驗證，提高了功能試驗驗證的可靠性。

該文為民用飛機功能試驗故障的排除提供了一定的思路，具有一定參考價值。

參考文獻

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