某型飛機(jī)燃油耗量系統(tǒng)故障分析與排除

胡雪松 蘇鵬 張新陽

摘要：某型飛機(jī)燃油系統(tǒng)主要用來測量在飛行過程中飛機(jī)剩余油量，對完成飛行任務(wù)和保證飛行安全有著十分重要的意義。本文主要結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品修理過程中遇到的故障，通過分析XX飛機(jī)燃油系統(tǒng)耗量系統(tǒng)的原理，梳理故障現(xiàn)象，對比故障信號，確定故障點(diǎn)，最終給出排除方法，并結(jié)合自己的分析，針對產(chǎn)品的質(zhì)量提高提出見解，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改進(jìn)提出想法，對實(shí)際排故工作具有一定借鑒作用和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：燃油系統(tǒng);常見故障;分析;排除;總結(jié)

1系統(tǒng)概述及工作原理

某型飛機(jī)系統(tǒng)由油量（T）表和耗量（P）表兩個(gè)柱形指示器及相應(yīng)的傳感器完成對飛機(jī)油量的測量和指示，油量表用于測量飛機(jī)2號油箱和4號油箱的油量，耗量表用于測量飛機(jī)總的剩余油量。 ?該系統(tǒng)依據(jù)飛機(jī)加油和耗油的需要，可產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。提供油箱耗盡信息、剩油1500Kg、600Kg警告信號。并向飛參、屏幕顯示、綜合導(dǎo)航、應(yīng)答機(jī)和極限系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)信息。該系統(tǒng)主要由油量表、耗量表和自動(dòng)控制三個(gè)功能部分組成。具體系統(tǒng)方框圖見圖1：

油量表部分原理為：油量表部分主要由油量傳感器、溫度傳感器、控制盒和指示器組成。當(dāng)油箱中的油面高度變化時(shí)，電容傳感器的電容量改變，控制盒中的電橋輸出不平衡信號，經(jīng)功率放大器УМ放大，驅(qū)動(dòng)電機(jī)ДМ-0.1工作，并帶動(dòng)平衡電位計(jì)電刷和刻度標(biāo)記Т一起移動(dòng)，直到使電橋達(dá)到新的平衡狀態(tài)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)停止工作，標(biāo)記Т指示出2號和4號油箱的油量。

耗量系統(tǒng)的原理為：耗量表部分用于測量總?cè)加土浚y量燃油耗量的兩個(gè)管路。耗量表部分由兩個(gè)耗量傳感器，兩個(gè)溫度受感器、安裝支架、耗量部件、控制盒和指示組成。

總耗量的測量原理是燃油沖擊葉輪而使葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)鐵心旋轉(zhuǎn)，所以在線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。燃油流量越大，葉輪轉(zhuǎn)速越快，則產(chǎn)生交感電勢的頻率越高。該交變信號送入總耗量部件中，經(jīng)過加工處理后變?yōu)榕c輸入信號同頻率的脈沖信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器按每流過640Kg燃油產(chǎn)生修正脈沖，脈沖數(shù)正比于燃油密度與設(shè)計(jì)密度之差，由電氣機(jī)械加法器—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對脈沖進(jìn)行總計(jì)，驅(qū)動(dòng)刻度盤上標(biāo)志P，相對當(dāng)前的油量減少其指示值當(dāng)有燃油流過時(shí)，該脈沖信號使耗量表指示器中的步進(jìn)電機(jī)工作，帶動(dòng)活動(dòng)刻度盤和活動(dòng)標(biāo)記上下移動(dòng)，從而指示出總油量的數(shù)值。

自動(dòng)控制部分原理為：自動(dòng)控制部分由于發(fā)生和發(fā)出加油或耗油的控制信號，輸送給電磁活門、加油開關(guān)和加油控制盒，并向油量耗量表提供各油箱耗完信息及剩油1500kg和剩油600kg警告信號，還向記錄裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)裝置、機(jī)載檢測和警告綜合系統(tǒng)、語音報(bào)警裝置和飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)輸出信號。

2故障分析及排除

2.1 耗量指示部分不工作

2.1.1 故障現(xiàn)象

燃油油量耗量表系統(tǒng)試驗(yàn)“耗量表的手動(dòng)校準(zhǔn)”時(shí)，指示器耗量部分（Р表）靜止不動(dòng)，指示器內(nèi)部聲響不連貫;試驗(yàn)“耗量測量部分的工作性能”的“工作性能自檢”和“模擬器檢查”，指示器耗量部分下降均頓挫，與輸入脈沖不相關(guān)。

2.1.2故障分析

耗量表測試原理是累計(jì)傳感器發(fā)出的脈沖，該脈沖頻率與設(shè)計(jì)密度為0.7g/cm2的燃油瞬時(shí)消耗成正比，檢查控制盒通過模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器和燃油牌號給定器信號疊加后形成密度修正脈沖?？偤牧坎考ㄟ^電氣機(jī)械加法器對對脈沖進(jìn)行總計(jì)，分成相位不同的四路步進(jìn)電機(jī)脈沖信號輸出給指示器耗量部分的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)刻度盤上標(biāo)志P，相對當(dāng)前的油量減少其指示值。

燃油系統(tǒng)可通過檢查控制盒發(fā)出手動(dòng)校準(zhǔn)信號，手動(dòng)調(diào)整指示器耗量表部分向上、向下移動(dòng)（即“耗量表的手動(dòng)校準(zhǔn)”）;也可發(fā)出工作性能自檢脈沖，經(jīng)總耗量部件處理后相應(yīng)減少指示器指示值（即“耗量測量部分的工作性能”的“工作性能自檢”）。

機(jī)載設(shè)備大修檢查過程中，通過檢查“耗量表的手動(dòng)校準(zhǔn)”、“耗量測量部分的工作性能”的“工作性能自檢”和“模擬器檢查”（即用檢測設(shè)備模擬脈沖相應(yīng)減少指示器指示值）兩項(xiàng)檢查來判斷燃油系統(tǒng)對耗量脈沖的處理電路功能無問題。測試耗量測量部分的工作性能，手動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)及設(shè)備模擬耗量傳感器信號指示器時(shí)耗量部分下降均有頓挫，其原因應(yīng)為總耗量部件輸出的電機(jī)控制脈沖信號錯(cuò)誤。電機(jī)控制脈沖信號共四相，分別在四個(gè)相位輪流利用脈沖為電機(jī)供電，其形成過程為：模擬耗量信號經(jīng)У2板加法器、JK觸發(fā)器等器件處理后形成4個(gè)相位不同的脈沖信號，經(jīng)У5板信號放大后輸出給指示器耗量部分的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)分析4個(gè)相位脈沖信號狀態(tài)。

У2板信號由27（相位Ⅱ）、28（相位Ⅳ）、29（相位Ⅲ）、30（相位Ⅰ）接線柱輸出至У5板11（相位Ⅰ）、12（相位Ⅱ）、13（相位Ⅲ）、14（相位Ⅳ）接線柱，經(jīng)NPN型三極管兩級放大之后由6（相位Ⅳ）、7（相位Ⅱ）、8（相位Ⅲ）、9（相位Ⅰ）四個(gè)接線柱輸出。

設(shè)備輸入5.5Hz的模擬耗量信號時(shí)，正確的電機(jī)控制脈沖信號應(yīng)為0.7Hz/17V的方波信號。

檢測故障件У5板6、7、9接線柱信號均與正確信號相符，8接線柱信號為+24V高電平直流信號。判斷相位Ⅲ電機(jī)控制脈沖信號故障，相位Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ電機(jī)控制脈沖信號正確。

斷開У5板12、13接線柱連接導(dǎo)線（即斷開相位Ⅱ、Ⅲ后續(xù)放大電路），檢測У2板27（相位Ⅱ）、29（相位Ⅲ）接線柱輸出為0.7Hz/9V方波信號，證明У2板完好，У5板第三相脈沖信號的放大電路故障。У5板第三相脈沖信號的放大電路圖如圖2。目視檢查印制板無開裂、剝離現(xiàn)象，判斷為D1（1HT251A三極管陣列）故障。

2.1.3故障排除

更換V11（三極管）后，故障排除。檢測“耗量表的手動(dòng)校準(zhǔn)”、“耗量測量部分的工作性能”均合格。

2.2 低溫工作狀態(tài)下向БЦВМ、КЗА系統(tǒng)發(fā)送電壓低

2.2.1故障現(xiàn)象

燃油油量耗量表系統(tǒng)試驗(yàn)“信息向交連系統(tǒng)的發(fā)送”項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)，燃油耗量部分指示值為“12000kg”時(shí)，向БЦВМ系統(tǒng)發(fā)送的電壓信號РsБЦВМ=4.98V[標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為（8.24±0.82）V];向КЗА系統(tǒng)發(fā)送的電壓信號РsКЗА=4.97V[標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為（8.24±0.82）V];燃油耗量部分指示值下降時(shí)，向БЦВМ、КЗА系統(tǒng)發(fā)送電壓成比例減小。進(jìn)一步檢查由總耗量部件發(fā)出的基準(zhǔn)電壓為5.2V[標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為（8.5±0.85）V]。

2.2.2故障分析

燃油油量耗量表系統(tǒng)向БЦВМ、КЗА系統(tǒng)輸出的總油量線性電壓采集自指示器中R2-3電位計(jì)。由總耗量部件輸出的控制脈沖加至指示器的УУДШ步進(jìn)電機(jī)控制器，控制步進(jìn)電機(jī)ДШ工作，驅(qū)動(dòng)標(biāo)志P相對指示器表盤移動(dòng)并帶動(dòng)電位計(jì)電刷R2-1、R2-2、R2-3、R2-4移動(dòng)，以指示當(dāng)時(shí)的實(shí)際油量。由總耗量部件輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓8.5V加至滑動(dòng)變阻器R2-3固定端，滑動(dòng)端輸出不同油量對應(yīng)的總油量線性電壓信號。

8.5V標(biāo)準(zhǔn)電壓由總耗量部件中У3電源板輸出。機(jī)上電壓115V、400Hz加在變壓器ТР1、ТР2初級繞組，兩個(gè)次級繞組分別輸出20V、400Hz，24V、400Hz電壓加載到整流電橋ВМ1-ВМ上，電橋ВМ1-ВМ輸出的整流電壓經(jīng)電容濾波分別加載到4個(gè)К142ЕН1А穩(wěn)壓器上，再經(jīng)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)和電容濾波，分別輸出15V、-15V、24V、5V、8.5V穩(wěn)定電壓，作為電子組件的電源。

由“燃油耗量部分指示值下降時(shí)，向БЦВМ、КЗА系統(tǒng)發(fā)送電壓成比例減小”判斷總耗量部件輸出的控制脈沖、К指示器指示、電位計(jì)無故障。由“總耗量部件發(fā)出的基準(zhǔn)電壓小”確定總耗量部件У3電源板低溫故障。

У3板信號由1（24V、400Hz）、2（24V、400Hz）、5（10V、400Hz）、13（10V、400Hz）、10（20V、400Hz）、15（20V、400Hz）接線柱輸入，由3腳輸出8.5V信號。

檢測故障件У3板低溫工作狀態(tài)下1、2、5、13、10、15接線柱輸入信號與常溫一致。

檢測故障件У3板低溫工作狀態(tài)下3接線柱輸出基準(zhǔn)電壓低溫時(shí)為5.2V，低于常溫8.2V。通電后此電壓逐漸上升，約30min后升高至8.2V，達(dá)到合格狀態(tài)。其故障模式與常見的К50型電容低溫故障現(xiàn)象極其相似。

常溫通電測試У3板3個(gè)并聯(lián)的“К50-29-63В-100МКФ”電容兩端電壓為8.2V。

目視檢查印制板無開裂、剝離現(xiàn)象，各元器件外觀完好，推測3個(gè)并聯(lián)的“К50-29-63В-100МКФ”電容低溫性能下降導(dǎo)致БРС6-4總耗量部件輸出基準(zhǔn)電壓小。

2.2.3故障定位與驗(yàn)證

更換“К50-29В-63В-100МКФ+50-20%”后，故障存在。

更換“К50-29В-100В-100МКФ-20+50%”后，故障排除。檢測低溫工作時(shí)“信息向交連系統(tǒng)的發(fā)送”合格。

更換“К52-1Б-63В-100МКФ±10%”后，故障排除。檢測低溫工作時(shí)“信息向交連系統(tǒng)的發(fā)送”合格。

更換“CAK35H-3-63V-100μF-K”后，故障排除。檢測低溫工作時(shí)“信息向交連系統(tǒng)的發(fā)送”合格。

2.2.4 維修建議

根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)統(tǒng)計(jì)得出總耗量部件生產(chǎn)廠家2000年進(jìn)行了設(shè)計(jì)改變，以2000年為限出現(xiàn)兩個(gè)設(shè)計(jì)版本，且兩個(gè)版本差異較大。2000年以前版本總耗量部件У3板使用電容為К50型，由于設(shè)計(jì)缺陷低溫性能差，在修理過程中出現(xiàn)本文第三章所述故障幾率達(dá)100%，出現(xiàn)本文第四張所述故障幾率達(dá)42.8%;2000年以后版本總耗量部件У3板使用電容為К52型，目前低溫性能較好。在維修過程建議：

1.У3板“К50-29-63В-100МКФ”電容在修理過程中使用“К52-1Б-63В-100МКФ±10%”電容或“CAK35H-3-63V-100μF-K”電容代替，在產(chǎn)品翻修時(shí)固定更換。

2.У3板“К50-29-25В-470МКФ”電容和“К50-29-16В-220МКФ” 在產(chǎn)品翻修時(shí)固定更換。

3 總結(jié)

本文列舉了燃油系統(tǒng)油量部分和耗量部分的常見故障，通過對產(chǎn)品機(jī)理的深度剖析，結(jié)合相應(yīng)的電路基礎(chǔ)對產(chǎn)品進(jìn)行故障定位，排故過程可為類似故障的分析、定位、修理提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 《XX燃油油量耗量表系統(tǒng)電路圖》

[2] 《XX燃油油量-耗量表系統(tǒng)技術(shù)使用指南》

[3] 《燃油系統(tǒng)地勤實(shí)用手冊》