通用測試設(shè)備在機(jī)載設(shè)備維修中的應(yīng)用

宋文瑰 焦梅素 周彥凱 貢志波

摘 要：隨著三代戰(zhàn)機(jī)裝備陸續(xù)進(jìn)入二翻期，配套機(jī)載設(shè)備內(nèi)部電路板出現(xiàn)損傷的情況呈現(xiàn)上升趨勢。本文旨在通過X射線分析儀和紅外成像儀等通用測試設(shè)備檢測損傷電路板內(nèi)部缺陷及修復(fù)后效果，并完成某機(jī)載慣導(dǎo)損傷電路板修復(fù)。

關(guān)鍵詞：通用設(shè)備;損傷修復(fù);機(jī)載設(shè)備

中圖分類號：V267文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）08-0062-03

Application of the General Test Equipment in Airborne

Equipment Maintenance

SONG Wengui JIAO Meisu ZHOU Yankai GONG Zhibo

（Shijiazhuang Haishan Industrial Development Corporation，Shijiazhuang Hebei 050208）

Abstract： As the third generation fighter aeroplane has entered the second renovation period， the damage of the internal circuit board of the supporting airborne equipment is on the rise. This paper aimed to detect the internal defects of the damaged circuit board and the effect after repair by using general equipment such as X-ray analyzer and infrared imager， and complete the repair of damaged circuit board of an airborne inertial navigation system.

Keywords： general equipment;damage repair;airborne equipment

在人類發(fā)展進(jìn)程中，測量、測試一直扮演著重要角色，工業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)的開拓創(chuàng)新都離不開測量、測試技術(shù)的應(yīng)用[1]。測試也是保證工程質(zhì)量的有力武器，它決定了一個(gè)工程最終成敗與否，可以說，測試技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)國家科技水平的重要標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各學(xué)科領(lǐng)域都對測試技術(shù)提出了越來越高的要求，任何一個(gè)新的學(xué)科理論和現(xiàn)代裝備，如果沒有先進(jìn)的測試技術(shù)和儀器支持，其研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都是不可能的[2]。而通用測試儀器和設(shè)備的發(fā)展直接體現(xiàn)了測試技術(shù)的發(fā)展水平。通用測試設(shè)備水平的提升，對軍用飛機(jī)修理檢測提供了有效支持[3]。某軍用飛機(jī)配套X型慣導(dǎo)部件在使用過程中突發(fā)掉電故障，通過分解檢查，發(fā)現(xiàn)該慣導(dǎo)部件母線板、電源板嚴(yán)重?zé)g。現(xiàn)實(shí)條件下，X型慣導(dǎo)部件已陸續(xù)退出主戰(zhàn)裝備，修復(fù)X型損傷慣導(dǎo)所需專用器材大都停產(chǎn)，欲恢復(fù)裝備，只能開展攻關(guān)修復(fù)。

1 故障基本情況

1.1 故障發(fā)生時(shí)機(jī)

該套X型慣導(dǎo)部件在外場通電約20 min時(shí)，設(shè)備艙冒煙，儀器顯示“故障”燈亮，故障確定為慣導(dǎo)部件內(nèi)部短路導(dǎo)致。技術(shù)人員現(xiàn)場用數(shù)字三用表測量地檢插頭的115 V/400 Hz和穩(wěn)地之間的阻值逐漸變?yōu)闊o窮，與正常情況下直接為無窮的情況有差異，說明慣導(dǎo)部件絕緣性變差。測量電源插座X1的115 V輸出絕緣正?！，F(xiàn)場分解電子腔上下蓋板，可見電子腔內(nèi)母線板上XA9插座的17a與19a接觸偶燒蝕，燒蝕最嚴(yán)重的接觸偶為18a，并形成大量積碳（見圖1和圖2）。

1.2 故障排查情況

對損傷的X型慣導(dǎo)部件短路故障進(jìn)行檢查，列出了故障樹（見圖3），依據(jù)檢查修復(fù)方案開展了絕緣檢查、分解檢查、修復(fù)驗(yàn)證等工作。以故障樹為出發(fā)點(diǎn)，對各底事件逐一進(jìn)行檢查分析，相關(guān)底事件因素相繼排除，基本確定為母線板虛焊所致。

1.3 故障機(jī)理分析

檢查母線板其他電路板插座接觸偶的焊接無明顯松動(dòng)和焊接不牢靠的情況，無法確定XA9插座上19c、21c、21b、32c接觸偶焊點(diǎn)虛焊是原機(jī)狀態(tài)還是此次產(chǎn)品受高溫?zé)g過程的影響所致，但一定程度上反映了產(chǎn)品XA9插座的各接觸偶焊接質(zhì)量不高，產(chǎn)品報(bào)故即為虛焊導(dǎo)致。

產(chǎn)品在外場首次通電瞬間，A9板上K1繼電器吸合（1和7常開觸點(diǎn)閉合）18a與19a接觸偶經(jīng)匯流條導(dǎo)通，兩組接觸偶相當(dāng)于一組。受18a或19a接觸偶虛焊的影響，17a與18a（或19a）插孔接觸偶與母線板印制板之間在飛機(jī)通電瞬間大電流的作用下，產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致母線板出現(xiàn)碳化，絕緣性下降。隨著通電時(shí)間的延長（外場通電時(shí)間大于20 min），碳化越來越嚴(yán)重，碳化處相當(dāng)于在XA9插座的17a與18a（或19a）接觸偶間串聯(lián)了一個(gè)阻值逐漸變小的電阻（[Rx]）。引起短路故障的機(jī)理圖如圖4所示。隨著[Rx]變小，回路中的電流逐漸增大，直至XA9插座的17a與19a底部徹底燒成積碳，[Rx]的阻值瞬間由十幾歐姆變?yōu)?，此時(shí)回路電流可由1 A瞬間增加到20 A。當(dāng)回路中2CK37E二極管燒穿后，控制儀器顯示“故障”燈亮?，F(xiàn)場以燒蝕部位為切入點(diǎn)，通過導(dǎo)通測試、拍攝X光圖片、與正常件對比測試等方法，繪制母線板和A9入口濾波器、DC/DC（直流/直流）電源組件電路板損壞部位走線原理框圖（見圖5），拍攝X光圖片（見圖6）。經(jīng)測試，圖5中2CK37E二極管已擊穿、繼電器常開觸點(diǎn)常閉，檢測模塊上的場效應(yīng)管源極S端與漏極D端已導(dǎo)通，場效應(yīng)管已被擊穿。產(chǎn)品XA9插座的18a或19a接觸偶虛焊也可能導(dǎo)致該問題的發(fā)生。

2 通用設(shè)備輔助條件下的損傷電路板修復(fù)

2.1 通用設(shè)備選擇

此次產(chǎn)品修復(fù)的主體是電路板基材。為降低測試過程對電路板的二次損傷，選用的通用儀器應(yīng)具備無損檢測功能。在電子企業(yè)生產(chǎn)中，X光已廣泛應(yīng)用于電路板缺陷的檢測。利用X光能有效檢測出印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）的虛焊、粘連、銅箔脫落等缺陷。紅外熱成像技術(shù)是當(dāng)前一種非常重要的設(shè)備故障診斷方法，是一種無損檢測判斷評估方法，在電路板故障診斷和排除過程中發(fā)揮著重要作用[4]。常用電路板故障的發(fā)生都會伴隨著電子元件溫度的變化，利用觀測到的電路板、電子元件的溫度變化，可以檢測電路板故障。此次電路板損傷狀態(tài)檢查和修復(fù)，可以利用X光檢測缺陷，利用紅外線溫度場的差異檢測電路板修復(fù)后的效果，X光機(jī)和紅外成像儀設(shè)備優(yōu)先選用。

2.2 損傷電路板基本情況排查

刮除所有可見的燒蝕點(diǎn)，用酒精擦洗其他熏黑部位，重新焊接XA9插座底部的導(dǎo)線，首次重新焊接導(dǎo)線并清理積碳后，實(shí)物圖如圖7所示。按《X型慣導(dǎo)部件查線表》規(guī)定的接線關(guān)系，對比現(xiàn)場另一慣導(dǎo)部件，檢查損傷電路板周圍的接觸偶接線，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，擴(kuò)展逐個(gè)導(dǎo)通母線板接線關(guān)系，清查缺損接線，發(fā)現(xiàn)原本應(yīng)導(dǎo)通的四路接觸偶不導(dǎo)通。通過在相關(guān)接觸偶間飛線，母線板接線關(guān)系均正常。

利用數(shù)字多用表，通過慣導(dǎo)部件地檢插頭測試各輸出電壓的對地阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)，27 V電源對地電阻實(shí)測值為18 Ω，規(guī)定應(yīng)大于300 Ω?？梢?，母線板XA9插座底部積碳清除不徹底，仍存在近似短路部位。分析產(chǎn)品原理，并查閱慣導(dǎo)部件供電關(guān)系后，在地檢1插座的45號和52號針間加1.0～2.5 V電壓。用紅外成像儀對母線板拍攝紅外圖像，發(fā)現(xiàn)XA9插座編號32號插孔附近的鎖緊螺釘外側(cè)溫度明顯高于其他位置，其他位置為22 ℃左右，該位置隨通電時(shí)間的延長已達(dá)到25 ℃。用5倍放大鏡觀察，可見加電后溫度明顯高的位置有黑色積碳，簡單清除后，地檢1插座的45號針與52號針之間的阻值已增至兆歐級。針對性檢查XA9插座的32號接觸偶附近，發(fā)現(xiàn)XA9插座底部仍有未清除的積碳，用刮刀、鑷子、酒精等工具重新清理擦拭后，計(jì)電+15 V電壓對地電阻變?yōu)樯锨W，符合規(guī)定要求。

2.3 修復(fù)方案制定

測試損傷母線板功能正常后，嘗試在不分解XA9插座的基礎(chǔ)上，直接對損傷部位涂膠灌封，如灌封后相關(guān)阻值不符合要求，需要分解XA9插座后再對電路板損傷部位進(jìn)行灌封。清除母線板上原XA9插座安裝位置的積碳和污物，更換某型計(jì)算機(jī)電源插座，并在缺損位置飛線（見圖7），按導(dǎo)線標(biāo)記焊接XA9插座背面導(dǎo)線，焊接完成后，用三用表按《X慣導(dǎo)部件查線表》導(dǎo)通各接線關(guān)系正常。首次測量產(chǎn)品絕緣異常，經(jīng)排查測量發(fā)現(xiàn)，XZ3薄膜電纜25號針飛線處焊點(diǎn)偏大，在底蓋板壓緊時(shí)與底蓋板觸碰短接，重新焊接25號針的飛線，不絕緣故障排除。

確定母線板功能正常后，擬選擇膠料灌封母線板缺損部位。經(jīng)過綜合比較和分析，選擇在缺損部位灌封HG-11環(huán)氧灌封料。該膠料為混合配方環(huán)氧樹脂類膠料，用于某系列慣導(dǎo)平臺插座的灌封，硬度高、耐高溫、絕緣性好。封固效果實(shí)物圖如圖8所示。

2.4 修復(fù)效果檢查

基于通用測試設(shè)備對損傷部位的準(zhǔn)確判定和修復(fù)后效果的有效檢測，產(chǎn)品修復(fù)完成。產(chǎn)品修復(fù)后，在進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充進(jìn)行高低溫、綜合冷熱天、機(jī)載等試驗(yàn)，確定慣導(dǎo)部件修復(fù)可靠，驗(yàn)證試驗(yàn)充分，將產(chǎn)品裝機(jī)使用后，性能和功能均滿足要求，攻關(guān)修復(fù)成功。

3 結(jié)語

航空修理作為航空產(chǎn)業(yè)鏈末端環(huán)節(jié)，對老舊裝備的攻關(guān)修復(fù)是企業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，更是航空修理企業(yè)長期存在的意義所在。近年來，隨著通用設(shè)備制造技術(shù)的提升，其在航空機(jī)載設(shè)備產(chǎn)品故障診斷過程中發(fā)揮著越來越顯著的作用[5]。本文選取了航空修理工廠實(shí)際修理過程中所遇損傷電路板修復(fù)案例，利用X射線分析儀設(shè)備、紅外成像儀等通用設(shè)備開展診斷分析，最終成功修復(fù)了損傷部位，實(shí)現(xiàn)了X型慣導(dǎo)部件的完好交付，經(jīng)部隊(duì)驗(yàn)證，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓峰.測試技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998：25.

[2]樊尚春.航空測試系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005：36.

[3]殷強(qiáng)，王振華.通用設(shè)備檢測維護(hù)及維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：48.

[4]李宏棋.紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用研究[J].科教導(dǎo)刊，2017（28）：49-50.

[5]鄭東良.航空維修理論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007：78.