CESSNA 172飛機(jī)外接電源故障分析

王首清

摘 要：當(dāng)飛機(jī)停留在地面時(shí)，需要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行維護(hù)、加油、裝載貨物、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等作業(yè)時(shí)，可以使用APU發(fā)電機(jī)、蓄電池、外接電源，為了降低成本，減少對(duì)環(huán)境的危害，降本增效，盡量使用地面電源。像CESSNA 172這樣的通航小飛機(jī)沒有APU，日常通電維護(hù)過(guò)程中需要經(jīng)常使用到外接電源。然而外接電源經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障。本文根據(jù)日常維護(hù)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，結(jié)合排故經(jīng)驗(yàn)對(duì)故障進(jìn)行分析，提供解決辦法以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：地面電源;故障分析;CESSNA 172飛機(jī)

0 引言

CESSNA 172飛機(jī)堅(jiān)固耐用，性能優(yōu)異，符合民航儀表飛行法規(guī)要求，容易駕駛和維護(hù)，起降場(chǎng)地要求不高，購(gòu)買和使用成本低，全球幾乎都可以看到它的身影。而Cessna 172飛機(jī)作為我們學(xué)院主要的教練機(jī)，機(jī)隊(duì)規(guī)模大，日利用率高，飛行小時(shí)數(shù)多。但由于引進(jìn)時(shí)間早，現(xiàn)機(jī)隊(duì)飛機(jī)都基本飛行13000小時(shí)左右，飛機(jī)老齡化故障率增高。在進(jìn)行維護(hù)排故、軟件更新、輸入飛行計(jì)劃等工作時(shí)，則需要地面電源來(lái)給飛機(jī)供電，以及當(dāng)飛機(jī)機(jī)載電瓶電壓過(guò)低時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)也需要由地面電源供電。

1 地面電源簡(jiǎn)介

飛機(jī)地面電源按類型一般分為車載移動(dòng)地面電源、靜變式移動(dòng)電源、固定式地面電源三種類型，按輸出類型可分為交流地面電源、直流地面電源和交直流地面電源。車載移動(dòng)地面電源安裝在自行式車輛上，使用汽、柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，產(chǎn)生需要的電流或電壓，一般用于外場(chǎng)作業(yè)，具有體積大、噪音大、移動(dòng)迅速等特點(diǎn);靜變式移動(dòng)電源使用機(jī)庫(kù)或廠房的高壓電路進(jìn)行變壓產(chǎn)生需要的電流或電壓，一般用于室內(nèi)作業(yè)，具有體積小、噪音小、移動(dòng)方便等特點(diǎn);固定式地面電源由大型設(shè)備變壓后通過(guò)電纜直接敷設(shè)至飛機(jī)周邊使用，具有無(wú)噪音，鏈接便捷等特點(diǎn)，但移動(dòng)范圍有限。對(duì)于某些通航公司由于環(huán)境條件，經(jīng)濟(jì)成本等因素的限制，未選擇上述類型的地面電源，而是將兩個(gè)14v大容量的鉛酸電瓶串聯(lián)組成28V電源放在自制推車上，作為地面電源使用。它具有維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低，移動(dòng)范圍廣、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn);但是它續(xù)航時(shí)間較短，一般連續(xù)使用三四個(gè)小時(shí)后就需要充電。

2 電源接口及飛機(jī)電源系統(tǒng)介紹

對(duì)于交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)地面電源的接口及控制是有所不同的。直流地面電源插座有三個(gè)插釘，如圖一所示，兩個(gè)大插釘分別為直流電源的“+”，“-”端，另一個(gè)細(xì)而短的插釘是控制釘，也是直流電源的“+”，主要控制外接電源接觸器的通斷。由于控制插釘比較短，插上電源時(shí)，只有插緊后，外電源接觸器才吸合從而外部電源向飛機(jī)供電;而拔出時(shí)，保證先斷開外電源接觸器，將外部電源從飛機(jī)電網(wǎng)中斷開，再脫開插頭之間的連接來(lái)防止拔出時(shí)產(chǎn)生火花[3]。

交流電源插座有6個(gè)插釘，如圖二所示，其中4個(gè)大插釘分別為三相四線制電源的ABC三項(xiàng)和零線N。兩個(gè)小插釘E、F起控制作用，E、F插釘比主插釘細(xì)，而且短很多，只有當(dāng)插緊后，E、F才能和外部電源插頭形成通路。在外部電源插頭中，E、F是短接的，拔出時(shí)，先斷開E、F插釘，保證主插釘拔出時(shí)先斷開外部電源，以避免產(chǎn)生火花[3]。

CESSNA 172飛機(jī)的電源系統(tǒng)由主電源、輔助/應(yīng)急電源組成、電源接線盒、供電網(wǎng)絡(luò)組成。CESSNA 172R飛機(jī)主電源系統(tǒng)使用一個(gè)28V直流、額定電流 60A 的交流-直流發(fā)電機(jī)作為飛機(jī)的主電源，位于發(fā)動(dòng)機(jī)的右前部。輔助/應(yīng)急電源使用的是一個(gè) 24V，12.75AH（5 小時(shí)放電速率），12 單元體的鉛酸電瓶作為飛機(jī)的輔助/應(yīng)急電源[2]。電源接線盒（J-BOX）安裝在飛機(jī)電瓶上方防火墻上，其內(nèi)部包括一個(gè)發(fā)電機(jī)控制組件（ACU），發(fā)電機(jī)繼電器，起動(dòng)機(jī)繼電器，電瓶繼電器和外接電源繼電器，以及一個(gè)外部電源插座。CESSNA 172 飛機(jī)主要使用的是直流電源系統(tǒng)，所以外部電源插座是圖一樣式的插座。

3 故障現(xiàn)象描述及故障原因分析

然而地面電源在日常使用的過(guò)程中，總是出現(xiàn)無(wú)法接入飛機(jī)電網(wǎng)或電壓不穩(wěn)定等故障現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工作的開展，耽誤飛行任務(wù)。仔細(xì)分析電源加載失敗的原因主要有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

3.1 地面電源及電纜插頭故障

長(zhǎng)期在特別潮濕的環(huán)境中暴露使用、工作環(huán)境溫度的劇烈變化、地面電源露天的放置以及日常維護(hù)保養(yǎng)不到位等都會(huì)造成地面電源的損壞，縮短使用壽命。

地面電源電纜插頭由于使用的時(shí)間較長(zhǎng)，日常維護(hù)清潔防腐沒做到位使電纜插頭老化腐蝕，插拔次數(shù)過(guò)多造成磨損，使用過(guò)程中跳火引起的燒蝕等，以及飛機(jī)老齡化，飛機(jī)自身的接頭處老化、腐蝕、磨損等，造成了電源插頭與飛機(jī)插頭之間接觸不良或接觸部分電阻值過(guò)大。當(dāng)正極、負(fù)極或控者制插釘之間接觸不良時(shí)均不能形成回路而無(wú)法向飛機(jī)電網(wǎng)供電，或造成接觸部分電阻值過(guò)大使得飛機(jī)電壓過(guò)低和不穩(wěn)定。

3.2 外部電源繼電器故障

CESSNA 172R飛機(jī)外部電源繼電器是一個(gè)電磁式繼電器，電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁吸力也隨之消失，銜鐵受到彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于電磁式的繼電器，其電磁系統(tǒng)的故障主要集中在線圈及動(dòng)、靜鐵芯部分，線圈故障通常由線圈絕緣損壞;受機(jī)械損傷形成匝間短路或接地，由于電源電壓過(guò)低，動(dòng)、靜鐵芯接觸不嚴(yán)，使通過(guò)線圈電流過(guò)大，線圈發(fā)熱以致燒毀。以致線圈產(chǎn)生的磁力過(guò)小，無(wú)法吸合。觸點(diǎn)系統(tǒng)的故障一般有觸點(diǎn)過(guò)熱、磨損、熔焊等類型。引起觸點(diǎn)過(guò)熱的原因是容量不夠、觸點(diǎn)壓力不夠、表面氧化或不清潔等;引起磨損加劇的主要原因是觸點(diǎn)容量太小，電弧溫度過(guò)高使觸點(diǎn)金屬氧化等;引起觸點(diǎn)熔焊的主要原因是電弧溫度過(guò)高，或觸點(diǎn)嚴(yán)重跳動(dòng)等。然而由于插頭接觸問(wèn)題導(dǎo)致的電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象很容易造成繼電器反復(fù)的閉合、斷開，觸電壓力不夠等情況。這將加速繼電器觸點(diǎn)的磨損、過(guò)熱、熔焊，從而出現(xiàn)繼電器故障。

4 結(jié)語(yǔ)

地面電源在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)對(duì)使用過(guò)程中可能遇到的惡劣天氣和溫、濕度劇烈變化等進(jìn)行了考慮，但精心的日常維護(hù)與管理可以延長(zhǎng)地面電源的使用壽命[1]，減少電源的故障發(fā)生率。在使用地面電源的過(guò)程中必須注意以下幾點(diǎn)：

（一）盡量避免電源長(zhǎng)期在特別潮濕的環(huán)境中暴露或使用，不使用時(shí)應(yīng)該儲(chǔ)藏在房屋或遮陽(yáng)棚中。

（二）在地面電源不使用時(shí)應(yīng)及時(shí)為蓄電池充電，延長(zhǎng)使用壽命的同時(shí)使之處于隨時(shí)可用狀態(tài)。

（三）保持地面電源插座和外殼清潔，防止異物進(jìn)入污染插座[1]。

（四）在使用過(guò)程中注意對(duì)電纜的防護(hù)，避免硬物的劃傷或碾壓等。

（五）在將地面電源裝置的接頭接到飛機(jī)外接電源插座上前，確定外電源未接通，在脫開地面插頭前必須先關(guān)斷電源，避免產(chǎn)生危險(xiǎn)的電火花。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱新宇，彭衛(wèi)東，何建.民航飛機(jī)電氣系統(tǒng).成都：西南交通大學(xué)出版社，2010，（4）.

[2]閻成鴻.CESSNA 172型飛機(jī)機(jī)型培訓(xùn)教程.航空工業(yè)出版社，2008.

[3]任仁良.渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)（AV）（下）（第2版）（民用航空器維修基礎(chǔ)系列教材）.清華大學(xué)出版社，2017，（4）.