基于容抗法的大翼過(guò)熱探測(cè)環(huán)路故障分析

錢(qián)毅輝 王敬忱 高賽

摘要：空客A320系列飛機(jī)為左右大翼各設(shè)計(jì)了兩套過(guò)熱探測(cè)環(huán)路，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大翼內(nèi)引氣管路中熱空氣泄漏故障。本文引入容抗法，以一起典型的大翼過(guò)熱探測(cè)環(huán)路故障為例，對(duì)基于容抗法的排故思路進(jìn)行分析，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：過(guò)熱探測(cè)環(huán)路；容抗法；引氣監(jiān)控計(jì)算機(jī)；斷路

Keywords：OVHT detection loops；capacitive reactance method；BMC；disconnection

0 引言

空客A320系列飛機(jī)兩側(cè)大翼均設(shè)計(jì)有兩套過(guò)熱探測(cè)環(huán)路，如果發(fā)生故障，有可能在飛機(jī)航后報(bào)告中出現(xiàn)L/R WING LOOP A/B INOP信息。這種故障多由過(guò)熱探測(cè)環(huán)路斷路或環(huán)路上的各過(guò)熱感應(yīng)單元、引氣監(jiān)控計(jì)算機(jī)（BMC）間的導(dǎo)線斷路導(dǎo)致。

根據(jù)空客機(jī)務(wù)手冊(cè)Airn@v給出的排故方案，需要對(duì)故障的過(guò)熱探測(cè)環(huán)路不斷取中間段測(cè)量其導(dǎo)通性，直至找到斷路的過(guò)熱感應(yīng)單元，這種方法工作量較大且耗時(shí)較長(zhǎng)，排故效率很低。本文根據(jù)斷路點(diǎn)將過(guò)熱探測(cè)環(huán)路分為兩段容抗不同的環(huán)路段及其容抗值與總長(zhǎng)度的關(guān)系，引入容抗法進(jìn)行排故，提高了排故效率。

1 部件原理

1.1 過(guò)熱探測(cè)環(huán)路的組成

空客A320系列飛機(jī)每個(gè)過(guò)熱探測(cè)環(huán)路都由導(dǎo)線及數(shù)個(gè)過(guò)熱感應(yīng)單元組成。這些過(guò)熱感應(yīng)單元與導(dǎo)線相互串聯(lián)，形成覆蓋目標(biāo)探測(cè)區(qū)域的過(guò)熱探測(cè)環(huán)路后，環(huán)路中心導(dǎo)體的起始端與結(jié)束端接入同一引氣監(jiān)控計(jì)算機(jī)，形成單個(gè)環(huán)路的功能閉環(huán)。

1.2 過(guò)熱探測(cè)環(huán)路的工作原理

過(guò)熱感應(yīng)單元的外管體為接地設(shè)計(jì)，中心導(dǎo)體則通過(guò)串聯(lián)形成一根完整鎳導(dǎo)線雙向接入BMC，而陶瓷絕緣層則將中心導(dǎo)線與接地的管體隔離開(kāi)。在無(wú)過(guò)熱情況時(shí)，BMC測(cè)得中心導(dǎo)線的電阻值作為基準(zhǔn)值；當(dāng)過(guò)熱現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，中心導(dǎo)線和外管體之間的阻抗突然降低，致使中心導(dǎo)線與管體間的電阻值突然減小，形成接地效果，則BMC測(cè)得中心導(dǎo)線的電阻值突然減小，以此為依據(jù)探測(cè)到過(guò)熱現(xiàn)象，并通過(guò)飛行警告計(jì)算機(jī)（FWC）提示駕駛員或其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)操作。

2 容抗法

根據(jù)過(guò)熱探測(cè)環(huán)路的組成，環(huán)路可視為一個(gè)長(zhǎng)度很大的圓柱形電容器，容抗法即為一種根據(jù)過(guò)熱探測(cè)環(huán)路容抗與長(zhǎng)度的關(guān)系快速定位環(huán)路斷點(diǎn)的方法。

2.1 理論公式

對(duì)于內(nèi)外徑均勻不變、長(zhǎng)度為l的圓柱形電容器，兩個(gè)極板分別為圓柱形導(dǎo)體A和同軸的圓柱形外殼B，設(shè)其半徑分別為rA和rB，則該圓柱體電容器的電容c為：

2.2 操作方法

當(dāng)過(guò)熱探測(cè)環(huán)路上存在斷點(diǎn)時(shí)，利用上節(jié)的公式可找到第一處斷點(diǎn)與環(huán)路開(kāi)始端的最大可能距離，從而將長(zhǎng)度為l0的過(guò)熱探測(cè)環(huán)路分為三段，即l0，1（環(huán)路開(kāi)始端至ld所在過(guò)熱感應(yīng)單元開(kāi)始端、l0，2（ld所在過(guò)熱感應(yīng)單元）和l0，3（ld所在過(guò)熱感應(yīng)單元結(jié)束端至環(huán)路結(jié)束端）。通過(guò)萬(wàn)用表等儀器可以判斷l(xiāng)0，1、l0，2和l0，3三段過(guò)熱探測(cè)環(huán)路的通斷狀態(tài)，其通斷可能性如表1所示，其中“√”代表環(huán)路段中心導(dǎo)體通路，“×”代表環(huán)路段中心導(dǎo)體斷路。

若l0，2段出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，則直接更換該過(guò)熱感應(yīng)單元，若l0，1、l0，3段出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，則再對(duì)這兩段過(guò)熱探測(cè)環(huán)路區(qū)間使用容抗法，直至找出每個(gè)斷點(diǎn)的具體位置。容抗法的排故思路如圖2所示。

參考部件修理手冊(cè)（CMM），可以找到過(guò)熱探測(cè)環(huán)路上每個(gè)過(guò)熱感應(yīng)單元與環(huán)路開(kāi)始端的距離及環(huán)路總長(zhǎng)度，從而計(jì)算和判斷出斷點(diǎn)位置。需要注意的是，過(guò)熱探測(cè)環(huán)路上的某些過(guò)熱感應(yīng)單元間還安裝有導(dǎo)線，這些導(dǎo)線的斷路也可能導(dǎo)致環(huán)路不工作警告的出現(xiàn)，如果排查過(guò)熱感應(yīng)單元均正常，應(yīng)考慮導(dǎo)線斷路的可能性。

根據(jù)飛機(jī)維修手冊(cè)（AMM），測(cè)量過(guò)熱探測(cè)環(huán)路中心導(dǎo)體的導(dǎo)通性并不能作為判斷環(huán)路是否正常工作的標(biāo)準(zhǔn)，僅可作為輔助手段，因此應(yīng)以AMM的測(cè)試步驟作為環(huán)路排故后的放行標(biāo)準(zhǔn)。

3 排故案例

導(dǎo)致過(guò)熱探測(cè)環(huán)路失效的原因有很多，飛機(jī)運(yùn)行時(shí)高頻振動(dòng)、不當(dāng)維護(hù)對(duì)環(huán)路造成的擠壓彎折、過(guò)熱感應(yīng)單元間連接不到位等都有可能造成環(huán)路變形、斷裂和失效。

以左大翼B過(guò)熱探測(cè)環(huán)路故障為例，根據(jù)AMM手冊(cè)，斷開(kāi)BMC-2電插頭，找到左大翼B環(huán)路首尾端對(duì)應(yīng)的插釘5D和4D，圖3為各過(guò)熱探測(cè)環(huán)路對(duì)應(yīng)的BMC插釘情況。

根據(jù)容抗法，在插釘5D和4D處可以測(cè)出左大翼B環(huán)路潛在斷點(diǎn)造成的首段和尾段過(guò)熱探測(cè)環(huán)路的容抗值。利用ECA Group的20549SI-1型環(huán)路控制器對(duì)過(guò)熱探測(cè)環(huán)路的容抗進(jìn)行測(cè)量，可知首段環(huán)路容抗值為77.1kΩ，尾段環(huán)路容抗值為15.7kΩ，根據(jù)式（5）計(jì)算得到首個(gè)斷點(diǎn)與環(huán)路開(kāi)始端的最遠(yuǎn)距離為217.56in。查找CMM可知該距離對(duì)應(yīng)功能號(hào)為62HF的過(guò)熱感應(yīng)單元，圖4為左大翼B環(huán)路的過(guò)熱感應(yīng)單元分布。

對(duì)該斷點(diǎn)最長(zhǎng)可能距離形成的三段過(guò)熱探測(cè)環(huán)路l0，1、l0，2（即62HF）和l0，3的中心導(dǎo)體通斷性進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)l0，1、l0，3環(huán)路段的導(dǎo)通性正常，而l0，2環(huán)路段不導(dǎo)通，從而推斷斷點(diǎn)在過(guò)熱感應(yīng)單元62HF上的可能性很大。更換62HF后，左大翼B過(guò)熱探測(cè)環(huán)路測(cè)試正常，ECAM上的警告信息消失，故障排除。

觀察拆下的過(guò)熱感應(yīng)單元62HF，發(fā)現(xiàn)該過(guò)熱感應(yīng)單元上有明顯的彎折痕跡，但鉻鎳鐵合金的外殼上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷裂缺陷，可以推斷過(guò)熱感應(yīng)單元的彎折導(dǎo)致其中心導(dǎo)體折斷，使該環(huán)路失效，從而出現(xiàn)警告信息。

4 總結(jié)

空客A320系列飛機(jī)上過(guò)熱探測(cè)環(huán)路具有分布廣、分段多、安裝隱蔽的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)“二分法”排故費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本文引入容抗法排除大翼過(guò)熱探測(cè)環(huán)路失效故障，基于首尾環(huán)路段容抗值與環(huán)路總長(zhǎng)快速定位斷路點(diǎn)，為過(guò)熱探測(cè)環(huán)路失效故障的排除提供新思路。

作者簡(jiǎn)介

錢(qián)毅輝，高級(jí)工程師，主要從事民用航空器系統(tǒng)維護(hù)工作。