某型飛機(jī)飛控計(jì)算機(jī)MDAC故障分析

史增輝 張麗 吳倩倩

摘要：針對某型飛機(jī)試車時(shí)報(bào)飛控計(jì)算機(jī)MDAC故障，分析了飛控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行機(jī)理，結(jié)合實(shí)際故障現(xiàn)象研究故障原因，進(jìn)行了故障定位與排除，為飛控計(jì)算機(jī)的修理提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

關(guān)鍵詞：多路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；飛控計(jì)算機(jī)；故障分析

Keywords：MDAC；flight control computer；fault analysis

0 引言

飛行控制計(jì)算機(jī)是飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的核心部件。當(dāng)前，數(shù)字模擬多余度飛行控制計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于多型飛機(jī)的飛控系統(tǒng)。飛控計(jì)算機(jī)主要由電源、機(jī)箱及多塊印制板組成，用于處理飛控系統(tǒng)的全部模擬、數(shù)字及離散信號，實(shí)現(xiàn)控制律、余度管理、BIT、系統(tǒng)調(diào)度和故障告警等功能。

飛控計(jì)算機(jī)處理飛控系統(tǒng)的模擬、數(shù)字信號時(shí)，需要對信號進(jìn)行多路數(shù)模轉(zhuǎn)換（MDAC），將相應(yīng)信號轉(zhuǎn)換成可為執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受的模擬信號。一旦數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊發(fā)生故障，將引發(fā)轉(zhuǎn)換的信號發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致飛控系統(tǒng)部分功能無法正常工作。

1 故障現(xiàn)象

一架飛機(jī)試車自檢時(shí)報(bào)MDAC測試故障，故障代碼為0002 TEST= MDAC STEP=HW10 DA2WA D/A2 EXP=+0.000VRms，+0.97VRms，MEAS=+0.102VRms。進(jìn)行清故，故障消失；繼續(xù)進(jìn)行測試時(shí)故障偶發(fā)。

2 故障分析

2.1 故障排查過程

分析飛行控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行機(jī)理，結(jié)合實(shí)際故障現(xiàn)象，對飛行控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行常溫性能測試，故障未復(fù)現(xiàn)。繼續(xù)對其進(jìn)行長時(shí)間加電測試，加電1h后，進(jìn)行PBIT的MDAC相關(guān)性能測試，報(bào)出MDAC故障，故障復(fù)現(xiàn)。故障代碼如圖1所示。

根據(jù)故障現(xiàn)象，梳理出故障樹（見圖2），可能的故障點(diǎn)為：插針?biāo)蓜?dòng)，接觸不好；柔性電纜斷裂；IOC板數(shù)模轉(zhuǎn)換電路失效；電源模塊的1800Hz功能模塊MDAC輸出電壓異常。

針對故障點(diǎn)進(jìn)行以下工作：

1）檢查前面板插座的16針（A針～S針），導(dǎo)通良好。

2）測量前面板插座與母板插座之間柔性電纜的導(dǎo)通性能，性能良好。

3）對IOC板數(shù)模轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行測量，輸入輸出信號均未發(fā)現(xiàn)異常；更換該IOC板后測試，故障依舊。具體電路圖如圖3所示。

4）對1800Hz功能模塊MDAC輸出電壓進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)交流傳感器輸出電壓異常，輸出值應(yīng)為2.3～2.5V，實(shí)測值為2.52V。

2.2 故障原因分析

可能導(dǎo)致飛控計(jì)算機(jī)電源模塊1800Hz功能模塊MDAC輸出電壓故障的原因有：電源插座接觸不良、數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片故障、運(yùn)算放大器芯片故障。

1）電源插座接觸不良

對電源插座1800Hz功能模塊相關(guān)信號進(jìn)行阻抗測試，測試合格；利用X射線電子線路分析儀對插座的線路進(jìn)行檢測，插座狀態(tài)良好，故排除插座虛焊接觸不良引起1800Hz功能模塊故障的可能性。

2）數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片故障

該數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片U7的主要功能是：當(dāng)被尋址時(shí)，將EPROM U4存儲(chǔ)在A0～A7的8位正弦值逐個(gè)連續(xù)地驅(qū)動(dòng)U7數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，運(yùn)放U8的輸出端，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，相當(dāng)于一個(gè)電流電壓變換器精密基準(zhǔn)源U9為U7提供5V基準(zhǔn)電壓，使輸出保持穩(wěn)定。將U8的輸出端與正常模塊進(jìn)行對比測量，輸出的測量值相同，精密基準(zhǔn)源U9為U7提供5V基準(zhǔn)電壓也正常，故排除數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片故障的可能性。電路圖如圖4所示。

3）運(yùn)算放大器芯片故障

該運(yùn)算放大器芯片U5的主要功能是：與Q4、Q5組成一個(gè)帶有穩(wěn)定反饋的高線性度互補(bǔ)推挽放大，由±11V供電（此電壓來自電源功率模塊）產(chǎn)生7V輸出，經(jīng)U5和R58、R65分流，實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)。對U5輸出端進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)該7V輸出在長時(shí)間加電的情況下偶爾會(huì)出現(xiàn)一個(gè)+0.4V的波動(dòng)電壓，這也印證了該故障是一個(gè)偶發(fā)故障，因此懷疑該故障是由于運(yùn)算放大器芯片性能失效所致，電路圖如圖4所示。

3 故障排除及試驗(yàn)驗(yàn)證

更換該運(yùn)算放大器芯片U5后，再次進(jìn)行長時(shí)間加電測試，測試結(jié)果合格。

為驗(yàn)證上述分析的準(zhǔn)確性，對該飛控計(jì)算機(jī)在航電實(shí)驗(yàn)室及機(jī)上試車，多次進(jìn)行其相關(guān)性能檢查，確認(rèn)MDAC故障消失，證明了上述分析的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

電子器件經(jīng)過長時(shí)間的裝備使用后故障率較高，發(fā)生故障的時(shí)機(jī)也不確定。本文通過分析飛行控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行機(jī)理，結(jié)合實(shí)際故障現(xiàn)象，對故障進(jìn)行梳理分析研究。通過利用X射線電子電路分析儀及短路分析儀等儀器，實(shí)現(xiàn)了故障定位與排除，最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證印證了故障原因，為飛控計(jì)算機(jī)的修理提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

參考文獻(xiàn)

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[2]布萊恩. L.史蒂文斯（美）.飛機(jī)控制與仿真[M].北京：航空工業(yè)出版社，2017.

[3]某型飛機(jī)技術(shù)說明書[Z]. 2003.

作者簡介

史增輝，工程師，主要從事航空飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)修理技術(shù)研究。

張麗，工程師，主要從事航空飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)修理技術(shù)研究。

吳倩倩，工程師，主要從事航空飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)修理技術(shù)研究。