一起前緣襟翼自檢故障分析

齊 鵬 王 瑋

（國營蕪湖機(jī)械廠，蕪湖 241007）

電傳控制系統(tǒng)是飛機(jī)飛行的主要控制系統(tǒng)，用于控制飛機(jī)俯仰、傾斜和航向3個(gè)方向的姿態(tài)與角速度，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)在空中6個(gè)自由度的控制，保證飛機(jī)具有良好的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。為了確保飛行員能夠更好地駕駛飛機(jī)，設(shè)計(jì)人員通過加裝機(jī)翼前緣襟翼來提高飛機(jī)的大迎角穩(wěn)定性和飛機(jī)升力。前緣襟翼布置在飛機(jī)左右兩側(cè)機(jī)翼前緣，在飛機(jī)起飛、著陸階段會(huì)放下，以增大機(jī)翼彎度、提高飛機(jī)升力，便于飛機(jī)的起飛與著陸。在空中飛行階段，前緣襟翼隨迎角自動(dòng)偏轉(zhuǎn)，升力不足時(shí)飛機(jī)迎角會(huì)變大，前緣襟翼隨之放下角度增大，為飛機(jī)提供升力；升力足夠時(shí)飛機(jī)迎角會(huì)變小，前緣襟翼隨之放下角度減小，為飛機(jī)減小阻力。

為檢查飛機(jī)前緣襟翼工作情況，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)加裝專用自檢電路，以保證當(dāng)前緣襟翼控制系統(tǒng)故障時(shí)能夠正常切換到應(yīng)急備份狀態(tài)工作，以及為飛行員提供報(bào)警信號。

1 故障現(xiàn)象及原理分析

飛機(jī)維修人員在對某架飛機(jī)的飛機(jī)電傳控制系統(tǒng)進(jìn)行工作性能檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檢查“檢測設(shè)備和信號器的良好性”工作第十一步時(shí)，向上按壓S1開關(guān)，發(fā)出模擬前緣襟翼故障信號，綜合告警設(shè)備上并沒有按慣例報(bào)出“前緣襟翼自動(dòng)故障”。而是有時(shí)能夠報(bào)出“前緣襟翼自動(dòng)故障”，有時(shí)不報(bào)，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。

為了排查該問題，需要從前緣襟翼工作原理上進(jìn)行分析，包括前緣襟翼自動(dòng)工作原理和前緣襟翼自檢工作原理，其中前緣襟翼自檢是飛機(jī)電傳控制系統(tǒng)自檢中的部分內(nèi)容。前緣襟翼自動(dòng)工作時(shí)，前緣襟翼隨迎角自動(dòng)偏轉(zhuǎn)。自檢時(shí)前緣襟翼處于自動(dòng)工作狀態(tài)，當(dāng)前緣襟翼自動(dòng)工作異常時(shí)，可能導(dǎo)致該問題發(fā)生。前緣襟翼自檢電路用于發(fā)送模擬故障信號，當(dāng)模擬故障信號不穩(wěn)定時(shí)，也可能導(dǎo)致該問題發(fā)生。下面將對這3個(gè)部分的工作原理進(jìn)行分別介紹。

1.1 前緣襟翼自動(dòng)工作原理

前緣襟翼自動(dòng)狀態(tài)是其主要工作狀態(tài)，在自動(dòng)狀態(tài)即“收上、自動(dòng)、放下”三位置轉(zhuǎn)換開關(guān)放在“自動(dòng)”時(shí)，前緣襟翼跟隨迎角自動(dòng)偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)控制律由控制計(jì)算機(jī)電路板進(jìn)行解算，解算數(shù)據(jù)發(fā)送到舵機(jī)PM-190用于偏轉(zhuǎn)前緣襟翼舵面?！扒敖笞詣?dòng)”是指前緣襟翼保持在“自動(dòng)”的工作狀態(tài)，同時(shí)需滿足以下3個(gè)條件：一是三位置轉(zhuǎn)換開關(guān)在“自動(dòng)”位置；二是動(dòng)壓q和馬赫數(shù)Ma均小于給定值q給定值和Ma給定值；三是前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)和前緣襟翼舵機(jī)無故障。

在電傳控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板上有2個(gè)相同的計(jì)算通道，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)解算和故障監(jiān)控。這2個(gè)通道分別對來自3通道和4通道的迎角信號（α3、α4）進(jìn)行前緣襟翼控制律的計(jì)算，其中，一個(gè)通道利用真實(shí)解算數(shù)據(jù)來控制舵機(jī)伺服閥，另一個(gè)通道用數(shù)字舵機(jī)模型進(jìn)行解算。2個(gè)通道輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)入比較監(jiān)控器進(jìn)行比較，當(dāng)差值超過報(bào)故門限值時(shí)即判定故障，斷開舵機(jī)中的主電磁閥。前緣襟翼故障監(jiān)控原理流程如圖1所示。

圖1 前緣襟翼故障監(jiān)控圖

前緣襟翼舵機(jī)電氣組成如圖2所示。主電磁閥用于控制前緣襟翼第二液壓系統(tǒng)的接入，當(dāng)前緣襟翼計(jì)算機(jī)故障時(shí)斷開主電磁閥供電。

圖2 前緣襟翼舵機(jī)電氣原理圖

1.2 前緣襟翼自檢原理

前緣襟翼自檢工作是利用檢查控制盒施加一個(gè)激勵(lì)信號到前緣襟翼工作通道中，測試前緣襟翼故障監(jiān)控模塊能否正常表示故障，前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板邏輯功能是否正常，以及前緣襟翼故障信號顯示的良好性。

前緣襟翼自檢是電傳控制系統(tǒng)自檢的部分內(nèi)容。電傳控制系統(tǒng)利用檢查控制盒進(jìn)行自檢，檢查控制盒上有供電開關(guān)S2，測試信號發(fā)送開關(guān)S1和波段開關(guān)S3，波段開關(guān)S3具有0~17位置，分別對應(yīng)不同的測試信號。當(dāng)S3在11位置檢查時(shí)能夠發(fā)送測試信號到前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板，進(jìn)行前緣襟翼自檢工作。

前緣襟翼自檢過程如下：當(dāng)接通電傳檢查控制盒供電開關(guān)S2及波段開關(guān)S3在11位置時(shí)，向上按壓測試信號發(fā)送開關(guān)S1，測試信號進(jìn)入前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板疊加控制信號后形成測試綜合信號，如圖3所示。測試綜合信號通過電路邏輯切斷A20點(diǎn)的27V信號，使前緣襟翼主電磁閥斷電。主電磁閥斷電后舵機(jī)不再響應(yīng)控制指令，前緣襟翼工作通道與監(jiān)控通道輸出數(shù)據(jù)不同步進(jìn)而表決故障，通過綜合告警設(shè)備上報(bào)“前緣襟翼自動(dòng)”。

圖3 前緣襟翼自檢原理

2 故障分析定位

針對綜合告警設(shè)備上有時(shí)無法報(bào)出“前緣襟翼自動(dòng)故障”這一問題，維修人員對前緣襟翼工作涉及的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行逐項(xiàng)排查，產(chǎn)品排查無誤后，采取了對前緣襟翼控制信號進(jìn)行監(jiān)控查找的方法，最終確定了故障原因，排除了故障。

2.1 初步排查

根據(jù)前緣襟翼的工作原理進(jìn)行分析，維修人員認(rèn)定此次故障應(yīng)從以下4個(gè)方面開展排查工作。一是檢查前緣襟翼工作邏輯是否正常；二是更換前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板，檢查是否為前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板故障；三是更換前緣襟翼電路板所在的電傳計(jì)算機(jī)、臺(tái)架CT-5、電傳控制盒、前襟舵機(jī)等產(chǎn)品，排除其相關(guān)產(chǎn)品故障引起前緣襟翼工作故障的可能性；四是檢查相關(guān)線路確認(rèn)各相關(guān)信號是否良好。

維修人員對上述4個(gè)方面進(jìn)行逐項(xiàng)排查，但均未發(fā)現(xiàn)問題，而故障現(xiàn)象一直未發(fā)生變化。

2.2 故障信號測量排查

維修人員通過前述更換板件、產(chǎn)品等工作，懷疑故障原因是信號干擾。為準(zhǔn)確判斷故障原因，維修人員通過轉(zhuǎn)接設(shè)備將前緣襟翼電路板引出至產(chǎn)品外，然后測量不同工作狀態(tài)下前緣襟翼電路板各針腳電壓參數(shù)，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)A20點(diǎn)存在3V電壓，良好時(shí)該處電壓小于1V。經(jīng)了解，前緣襟翼主電磁閥的工作電壓為27V，但實(shí)際在1V以下才能穩(wěn)定斷開，因此，故障原因應(yīng)為此處多余的3V電壓，導(dǎo)致主電磁閥不能正確斷開，使得“前襟自動(dòng)故障”無法發(fā)出。

經(jīng)進(jìn)一步檢查測量發(fā)現(xiàn)，圖3中前緣襟翼電路板中R101電阻右側(cè)的11腳存在約0.6V的干擾信號，導(dǎo)致V65接通，使得A20點(diǎn)產(chǎn)生電壓。通過前述試驗(yàn)，分析出11腳的干擾信號可能來自襟副翼電路板A22腳，A22腳是第二液壓系統(tǒng)液壓良好27V信號線路。飛機(jī)設(shè)計(jì)有2套液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力源，前緣襟翼自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)舵機(jī)由第二液壓系統(tǒng)提供液壓壓力驅(qū)動(dòng)。第二液壓系統(tǒng)液壓良好信號工作原理，如圖4所示。

如圖4所示，襟副翼電路板A22腳信號由電傳4通道電源提供27V直流供電，通過2號飛機(jī)系統(tǒng)繼電器盒內(nèi)的觸點(diǎn)接通或斷開。

圖4 第二液壓系統(tǒng)液壓良好信號原理圖

斷開2號飛機(jī)系統(tǒng)繼電器盒插頭，再次檢查故障是否消失。確認(rèn)該故障原因?yàn)椤暗诙簤合到y(tǒng)液壓良好信號”存在干擾信號。為查找故障點(diǎn)，維修人員使用示波器在計(jì)算機(jī)面板上的X33:43點(diǎn)檢查該信號，發(fā)現(xiàn)明顯存在單邊峰值約1.5V/14kHz的交流分量。

根據(jù)圖4可知，交流分量干擾信號進(jìn)入襟副翼電路板A22腳，根據(jù)圖3可知，該交流分量信號到達(dá)襟副翼電路板的C20電容，因電容具有阻直流電流、通交流電流的特性，使得交流分量干擾信號無法被隔絕。該交流分量信號進(jìn)入前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板的11腳，進(jìn)而產(chǎn)生干擾。

根據(jù)上述分析排查可以確定，前緣襟翼控制計(jì)算機(jī)電路板的干擾信號來自于第二液壓系統(tǒng)液壓良好27V信號線路，該干擾信號由電傳4通道電源發(fā)出，電傳4通道電源由機(jī)上27V供電提供，機(jī)上27V供電由地面電源車提供的115V交流供電經(jīng)過變壓和二極管整流后得到。

2.3 故障定位

經(jīng)排查，更換地面電源車后故障現(xiàn)象消失，更換后的“第二液壓系統(tǒng)液壓良好信號”交流分量峰值明顯降低到1V以內(nèi)。更換電源車前后的液壓系統(tǒng)信號圖如圖5所示。

圖5 液壓系統(tǒng)信號圖

2.4 故障原因認(rèn)定

用電壓示波器測量故障電源車電壓，發(fā)現(xiàn)存在單邊峰值約為15V/10kHz的正弦分量，正常電源車電壓波形圖則明顯好很多，如圖6所示。

圖6 電源車電壓

綜上所述，該故障由地面電源車存在單邊峰值為15V/10kHz的正弦分量波動(dòng)所造成。維修人員聯(lián)系電源車廠家進(jìn)行現(xiàn)場檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該電源車為三相四線星形連接方式，其中心線未接接地放電電容。

3 結(jié) 論

結(jié)合以上分析，該故障是由于地面電源車存在設(shè)計(jì)缺陷，使得其干擾信號通過中心線進(jìn)入飛機(jī)，經(jīng)過各級變壓、整流后殘存在直流27V中的交流分量，引起三極管截止不徹底。

隨著裝備使用年限的增加，其抗干擾性能逐步下降，配套設(shè)備性能也會(huì)發(fā)生變化，配套使用正常的設(shè)備也會(huì)逐漸暴露出各種問題。配套設(shè)備設(shè)施、供電甚至是環(huán)境溫濕度都有可能導(dǎo)致故障發(fā)生，設(shè)備維護(hù)人員需指定一個(gè)裝備檢查與固定維護(hù)周期，以延長設(shè)備使用壽命。