絕緣電阻測量在ARJ21 飛機(jī)故障排除中的應(yīng)用

■ 李燃 劉賓/成都航空有限公司

0 引言

ARJ21-700 飛機(jī)是我國第一款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式客機(jī)，該型飛機(jī)使用了屏蔽布線系統(tǒng)，但是大量屏蔽線纜的使用，不僅施工工藝復(fù)雜，還應(yīng)用了很多的屏蔽端接接頭。這些屏蔽電纜經(jīng)歷了加工、組裝、儲存、搬運(yùn)、安裝，使用中還經(jīng)歷著高振動(dòng)或特殊姿態(tài)下的形變，可能導(dǎo)致電纜絕緣層和屏蔽編織層的破損，使飛機(jī)出現(xiàn)故障。這類故障與部件偶發(fā)性故障現(xiàn)象相似，使維修人員難以判斷與處理。

成都航空通過不斷的探索與總結(jié)，對飛機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的不穩(wěn)定故障，增加了線路絕緣電阻的檢查，可以更加快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)線路缺陷，避免部件的誤拆裝，提高排故效率。

1 飛機(jī)屏蔽電纜

屏蔽電纜主要由導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽編織層、護(hù)套等組成（見圖1）。為了抵抗外界電磁干擾，通常在屏蔽電纜的兩端修整特定尺寸的外護(hù)套與屏蔽編織層，然后在裸露的屏蔽編織層上安裝焊接套管，接出屏蔽引線（見圖2），再將引線通過不同的方式接地，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)其防止電磁干擾的功能。

圖1 屏蔽電纜組成

圖2 屏蔽端接

2 絕緣電阻表的選擇與使用

電氣安裝和維修工作中測量絕緣電阻的常用工具是兆歐表，兆歐表的選擇原則是：所選電壓規(guī)格應(yīng)適當(dāng)高于被測對象的工作電壓，以便在盡可能高的電壓條件下發(fā)現(xiàn)被測對象的絕緣缺陷而又不損壞其絕緣。通常工作電壓在100V以下的線路，宜選250V 的兆歐表；工作電壓在100 ～380V 的線路，宜選500V 的兆歐表。因此，飛機(jī)線路絕緣電阻測量常選用電壓規(guī)格為250V 和500V 的兆歐表。

絕緣電阻測量只能在不通電的電路上進(jìn)行，測量前還需確保電路兩段的連接設(shè)備已斷開，電路中的電容器、二極管、濾波器等電子元件也必須斷開，以免擊穿。測量時(shí)將導(dǎo)線一端連接到兆歐表的一個(gè)探頭上，另一個(gè)探頭與其他金屬部件如屏蔽層、尾附件等接觸，主要檢測導(dǎo)體對導(dǎo)體、導(dǎo)體對屏蔽、導(dǎo)體對部件或飛機(jī)機(jī)體的絕緣電阻是否符合規(guī)定。

3 應(yīng)用案例

3.1 線纜絕緣電阻測量發(fā)現(xiàn)插座故障

某架飛機(jī)巡航時(shí)出現(xiàn)琥珀色CAS 信息“L ENG START VLV NOT CLSD”，機(jī)組按要求關(guān)閉受影響側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣和空調(diào)組件。落地后檢查發(fā)現(xiàn)，關(guān)閉雙發(fā)情況下左側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電門燈常亮，按下stop 終止啟動(dòng)按鈕也無法復(fù)位，檢查有琥珀色CAS 信息“L ENG START VLV NOT CLSD”，并伴有CMS 信息“L ENGINE STARTING SYSTEM：

ATS VALVE FAILED OPEN”， 左 發(fā)啟動(dòng)活門本體實(shí)際機(jī)械指示在關(guān)位。參考故障隔離手冊（FIM），更換了可能的故障部件FADEC、DCU、啟動(dòng)活門、啟動(dòng)控制面板、控制繼電器，故障依舊。重置燈光驅(qū)動(dòng)組件LDU 跳開關(guān)，故障消失。更換LDU 后放行飛機(jī)。

不久，巡航時(shí)該故障再次出現(xiàn)，落地重新上電后故障消失，航后參考FIM用萬用表測量相關(guān)線路的導(dǎo)通均正常，檢查相關(guān)插釘也正常。為判斷故障，再次更換了DCU 與啟動(dòng)活門后放行飛機(jī)。

之后，該故障再次出現(xiàn)，使用兆歐表檢查相關(guān)線路，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)活門指示信號線即DCU1 計(jì)算機(jī)插座R5-3141 的E-F11 釘?shù)阶蟀l(fā)啟動(dòng)活門插頭P41 的4釘之間的導(dǎo)線線芯對尾附件的絕緣阻值與其他導(dǎo)線的絕緣阻值相比差距較大；分段測量發(fā)現(xiàn)，P1-7067 到R5-7007 之間導(dǎo)線1EG4013A22 的絕緣阻值異常；將該導(dǎo)線插釘從兩端連接器中退出，單獨(dú)測量導(dǎo)線對屏蔽層的絕緣阻值正常。分別將導(dǎo)線裝入一側(cè)的連接器后測量絕緣阻值，定位到R5-7007 插座的Z 孔插釘安裝后與R5-7007 插座殼體間絕緣異常，最終更換R5-7007 插座后故障排除（見圖3）。

圖3 左發(fā)啟動(dòng)活門線路圖

從該故障的排除過程可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線絕緣出現(xiàn)異常后，受飛機(jī)運(yùn)行環(huán)境和振動(dòng)等影響，某個(gè)時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)線芯對地短路，使飛機(jī)發(fā)出警告，但因故障不穩(wěn)定，在地面難以復(fù)現(xiàn)，故障現(xiàn)象類似于設(shè)備間隙性故障，導(dǎo)致維修人員難以判斷故障原因。通過對導(dǎo)線絕緣阻值的測量與對比，及時(shí)找到了故障原因。

3.2 線纜絕緣電阻測量排除重復(fù)性故障

某架飛機(jī)定檢結(jié)束試車中切換電源時(shí)出現(xiàn)CAS 信息“FLT CTRL NO DISPATCH” 和CMS 信 息“FCM 1A FAULT”和“FCM 1B FAULT”。復(fù)位FCC1 和FCC2 的跳開關(guān)后，CMS 信息消失，NVM 清除測試也正常。但是重新上電或者執(zhí)行人工飛控電子PBIT時(shí)，故障復(fù)現(xiàn)。

FCM1 控制與交聯(lián)的部件眾多，更換相關(guān)的FCM1、FCM2、FCC1、左右1 號擾流板PCU、左右3 號擾流板PCU、APM 等部件后故障依舊，使用萬用表對線路進(jìn)行導(dǎo)通與短路測試均正常。之后在CMS 信息處于ACTIVE 時(shí)，通過CMS 故障診斷頁面發(fā)現(xiàn)FCM1 到1 號擾流板PCU 的EHSV 指令異常，重點(diǎn)檢查了FCM1 到左右1 號擾流板PCU的EHSV 指令信號線，發(fā)現(xiàn)FCM1 到右側(cè)1 號擾流板PCU 的EHSV CMD L 導(dǎo)線導(dǎo)通正常，用兆歐表測量該導(dǎo)線的絕緣電阻為kΩ 級，但是其他導(dǎo)線的絕緣電阻均為MΩ 級。通過飛線，短接該條導(dǎo)線，重新上電后故障消失。相關(guān)線路如圖4 所示。

圖4 擾流板控制線路圖

通過分段隔離以及晃動(dòng)線束進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)在晃動(dòng)右1 號擾流板插頭P1-2755 時(shí)，故障導(dǎo)線的絕緣電阻變化較大，且該插頭與擾流板隨動(dòng)，附近的導(dǎo)線彎折比較明顯。分解P1-2755 插頭，最終確定是PIN3 導(dǎo)線的屏蔽端接有問題。該屏蔽端接因初始施工不滿足要求，在長期的運(yùn)行過程中，缺陷被不斷放大，直到線芯與屏蔽層在特定條件下短路，出現(xiàn)故障。

本次故障非常隱蔽，僅在飛機(jī)執(zhí)行飛控PBIT 自檢時(shí)出現(xiàn)，復(fù)位相應(yīng)計(jì)算機(jī)跳開關(guān)后又能消除故障，因此在斷電執(zhí)行線路導(dǎo)通與短路測試時(shí)，無法發(fā)現(xiàn)線路缺陷。且出現(xiàn)的故障信息不夠精確，導(dǎo)致誤拆換了大量部件。最終是通過線路絕緣電阻的檢查與對比，發(fā)現(xiàn)了線路缺陷，排除了故障。

3.3 線纜絕緣電阻測量精準(zhǔn)找到故障源

某架飛機(jī)落地時(shí)出現(xiàn)飛控不可放行信息，伴隨左側(cè)副翼兩個(gè)PCU 與PACE的多條CMS 信息，執(zhí)行NVM 清除測試后信息消失，進(jìn)行駕駛盤與舵面的位置調(diào)整后放行飛機(jī)。

后續(xù)該故障再次出現(xiàn)，地面均能通過NVM 測試消除信息，且使用液壓作動(dòng)舵面不能復(fù)現(xiàn)故障，通過CMS 故障診斷界面檢查左側(cè)副翼兩個(gè)PCU 的伸出/收回壓力、總壓等信號均未見異常，初步判斷部件沒有故障。

結(jié)合故障通常在落地階段出現(xiàn)，懷疑故障原因是高振動(dòng)導(dǎo)致的線路接觸短路。詳細(xì)檢查左副翼PACE 到PCU 的所有控制線路的導(dǎo)通與絕緣，發(fā)現(xiàn)P-ACE5計(jì)算機(jī)P1-2731C 插頭的77 釘?shù)阶髢?nèi)副翼PCU P1-2749B 插頭的8 釘之間線路的絕緣阻值異常，分段隔離找到插頭P1-9029 的21 釘 到P1-2749B 的8 釘之間導(dǎo)線1CA4008C22 絕緣阻值異常，通過搖晃導(dǎo)線1CA4008C22 靠近電插頭P1-2749B 處的屏蔽端接，發(fā)現(xiàn)PIN8 對機(jī)體絕緣阻值跳變。最終參考SWPM重新制作導(dǎo)線1CA4008C22的屏蔽端接，測試正常，故障排除。相關(guān)線路如圖5所示。

圖5 左內(nèi)副翼PCU控制線路圖

本次故障的處理，在總結(jié)前期大量排故經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，首先對線路的導(dǎo)通與絕緣進(jìn)行檢查，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)線路缺陷，精準(zhǔn)找到故障源，避免了部件的誤拆換，提高了排故效率。

4 結(jié)論

成都航空作為國產(chǎn)民機(jī)ARJ21 的首家用戶與最大運(yùn)營商，在沒有任何經(jīng)驗(yàn)可循的情況下，八年來一直刻苦鉆研。對于飛機(jī)線路導(dǎo)致的一些不穩(wěn)定故障，通過飛機(jī)線路絕緣電阻的檢查不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，拓展了維修人員的排故思路，提高了排故效率，并反饋給中國商飛進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)，有效提升了ARJ21 機(jī)隊(duì)的運(yùn)行可靠性。在ARJ21 飛機(jī)線路排故中成功應(yīng)用的絕緣電阻測量方法也可以推廣至采用屏蔽布線系統(tǒng)的其他機(jī)型上，可以提高排故效率。