一起接觸器失效導(dǎo)致飛機(jī)多功能顯示器黑屏故障分析

孫凱革 王桂芳 郭濤 萬晶晶/國營蕪湖機(jī)械廠

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)試飛轉(zhuǎn)場滑出時(shí)，飛行員發(fā)現(xiàn)左右兩個(gè)多功能顯示器同時(shí)出現(xiàn)黑屏。飛機(jī)停車后，依據(jù)故障現(xiàn)象，對系統(tǒng)工作原理進(jìn)行分析和線路檢查，發(fā)現(xiàn)KZB-8Y 右直流控制保護(hù)裝置中的QF4斷路器跳出，進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)，是2 號無線電配電裝置故障導(dǎo)致斷路器跳出，串件后故障消失。

2 故障原因分析

對故障發(fā)生的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析。根據(jù)直流配電系統(tǒng)電路圖及產(chǎn)品內(nèi)部原理圖，繪出與故障相關(guān)的故障電路簡圖（見圖1）。

如圖1 所示，產(chǎn)品電網(wǎng)控制線路走向：27V 直流電從機(jī)上KZB-8Y 右直流保護(hù)配電裝置的主匯流條引出，經(jīng)過QF4 斷路器、配電裝置配電板代號為127P 的NK-7 開關(guān)，進(jìn)入2 號無線電直流配電裝置內(nèi)部代號為113P 的JC143-J1L 接觸器線圈，若電路所經(jīng)過的器件出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致控制線路故障。

產(chǎn)品電網(wǎng)供電線路走向：27V 直流電從機(jī)上KZB-8Y 右直流保護(hù)配電裝置的應(yīng)急匯流條引出，經(jīng)過FU2 熔斷器、2 號無線電直流配電裝置代號為113P的JC143-J1L 接觸器的觸點(diǎn)D-C，進(jìn)入2 號無線電直流配電裝置內(nèi)部的主匯流條，以及2 號無線電直流配電裝置內(nèi)部RMFD/LMFD 的107Y 斷路器，通過107Y 斷路器給左右兩個(gè)多功能顯示器提供工作電源，若所經(jīng)過的器件出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致供電線路故障。

即產(chǎn)品電網(wǎng)控制線路與電網(wǎng)供電線路故障都有可能導(dǎo)致產(chǎn)品故障黑屏，因此需要就具體情況進(jìn)行分析排查。

圖1 故障電路簡圖

根據(jù)上述分析建立如圖2 所示的兩個(gè)多功能顯示器黑屏故障樹。

3 故障檢查

分解檢查2 號無線電直流配電裝置，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部代號為113P 的JC143-J1L接觸器外觀呈現(xiàn)過熱特征，加電測試接觸器不工作，初步判斷故障是由代號為113P 的接觸器器件故障引起的，因此對故障接觸器進(jìn)行失效分析。

1）接觸器外觀檢查

對故障接觸器的外部情況進(jìn)行目視檢查，封裝體上的字符、內(nèi)部線路圖都清晰可見，但產(chǎn)品銘牌表面發(fā)黃，呈現(xiàn)過熱特征，其他部分無過電燒毀或機(jī)械損傷。產(chǎn)品外觀見圖3。

2）接觸器電特性測試分析

為了確定故障接觸器的失效特性，鑒別失效模式，對接觸器各引腳間的阻抗進(jìn)行測試。結(jié)果顯示線圈引腳+3 和-4之間阻抗為0.13Ω（規(guī)范要求的阻抗為78±7.8Ω），其他觸點(diǎn)之間的阻抗未見異常。

3）接觸器內(nèi)部檢查

為了檢查故障接觸器內(nèi)部元器件的組裝、互聯(lián)等結(jié)構(gòu)是否符合要求、是否存在與失效模式有關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕?，通過機(jī)械方法進(jìn)行了開封。開封后從內(nèi)部線圈的引出端位置可見三根導(dǎo)線的絕緣皮及包裹導(dǎo)線的套管熔融，內(nèi)部金屬導(dǎo)線裸露，整體呈過熱特征，見圖4。

去除包裹導(dǎo)線的焦裂層，可見與+3和-4 引腳相連的金屬導(dǎo)線裸露，并相互接觸短路。

打開接觸器腔體可見，腔體內(nèi)部有兩組線圈，K1 組線圈較粗，表面漆包膜均呈黑色，部分漆包膜脫落，露出內(nèi)部銅金屬，并相互接觸短路；K2 組線圈較細(xì)，靠近K1 組線圈的部分銅線漆包膜過熱發(fā)黑，漆包膜過熱的顏色隨著與K1 線圈的距離增加而變淺，可見導(dǎo)致K2 線圈過熱的熱源為K1 線圈，見圖5。

圖2 兩個(gè)多功能顯示器黑屏故障樹

圖3 產(chǎn)品外觀

圖4 整體過熱特征

圖5 接觸器線圈正面形貌

從腔體內(nèi)部取出線圈，可見側(cè)面包裹線圈的氟塑料薄膜過熱龜裂。拆除氟塑料薄膜，線圈漆包膜明顯過熱變黑，見圖6。

拆下接觸器觸點(diǎn)，動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)均可見嚴(yán)重熔融燒蝕，見圖7。

4）失效分析結(jié)果

通過以上分析檢查，判斷故障出現(xiàn)的原因是：接觸器內(nèi)部輔助觸點(diǎn)黏連，起動時(shí)K1 線圈長時(shí)間通過大電流，產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致線圈引出導(dǎo)線的絕緣皮熔融、破裂，導(dǎo)線內(nèi)導(dǎo)體接觸，線圈短路。

3 故障驗(yàn)證

根據(jù)以上分析，得出故障產(chǎn)生的具體原因：113P 的JC143-J1L 接觸器輔助觸點(diǎn)黏連，線圈短路，造成過流，使得KZB-8Y 右直流保護(hù)配電裝置內(nèi)部接通2 號無線電設(shè)備的斷路器QF4 跳出，接觸器不工作，導(dǎo)致機(jī)上供電無法到達(dá)2號無線電直流配電裝置產(chǎn)品內(nèi)部的主匯流條，主匯流條掉電，無法對RMFD/LMFD 斷路器107Y 提供供電支撐，使得左右多功能顯示器因沒有工作電源而出現(xiàn)黑屏故障。

在更換了JC143-J1L 接觸器之后，左右多功能顯示器恢復(fù)正常工作，各項(xiàng)性能參數(shù)符合要求，裝機(jī)后使用情況良好，故障最終排除。

4 總結(jié)

圖6 接觸器線圈側(cè)面形貌

圖7 接觸器觸點(diǎn)形貌

這是一起典型的飛機(jī)配電系統(tǒng)接觸器失效引起座艙內(nèi)左右多功能顯示器同時(shí)出現(xiàn)黑屏的故障，導(dǎo)致飛機(jī)試飛轉(zhuǎn)場停止。由上述故障案例分析可以看出，作為飛機(jī)電氣控制系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)器件之一，接觸器的工作可靠性是非常重要的。隨著飛機(jī)服役期限的延長，機(jī)上電氣器件失效日益嚴(yán)重，由接觸器觸點(diǎn)黏連引起的系統(tǒng)故障日漸突顯。此類故障影響到系統(tǒng)正常供電，嚴(yán)重的將導(dǎo)致整機(jī)電網(wǎng)斷電，甚至?xí)︼w行安全構(gòu)成危害，應(yīng)引起足夠的重視。應(yīng)結(jié)合飛機(jī)大修的實(shí)際狀態(tài)，針對典型接觸器失效故障，采取多輪的循序漸進(jìn)的修理改進(jìn)（失效分析一工藝改進(jìn)一可靠性試驗(yàn)-效果評價(jià)），在設(shè)計(jì)、潛在失效分析、工藝、試驗(yàn)、驗(yàn)證等多環(huán)節(jié)開展工作，及時(shí)掌握飛機(jī)關(guān)鍵器件的實(shí)際狀態(tài)，確保飛機(jī)安全。