綜合電子調(diào)節(jié)器信號燈異常燃亮故障研究

范東東，郭增超，張盛林，蔡 勇

（成都國營錦江機(jī)器廠，四川 成都 610043）

某型直升機(jī)綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78 安裝于直升機(jī)貨艙前部頂棚上，它將溫度傳感器、測量組件、壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號，在其內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換、對比，當(dāng)達(dá)到調(diào)節(jié)值時，便適時地向有關(guān)部件發(fā)出控制信號。綜合電子調(diào)節(jié)器通過與發(fā)動機(jī)相關(guān)附件的信號傳輸，實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能[1]。

綜合電子調(diào)節(jié)器能否正常工作受到組件結(jié)構(gòu)、元器件工作狀態(tài)、元器件的動態(tài)響應(yīng)等多種因素的影響。本文針對綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78“БAРК”信號燈異常燃亮進(jìn)行分析研究，并針對地面通電自檢“БAРК”信號燈異常燃亮發(fā)生的其他可能原因進(jìn)行分析。

1 故障現(xiàn)象

綜合電子調(diào)節(jié)器在地面自檢時，需要保證起落架處于著陸狀態(tài)。將電瓶安裝在電瓶艙，接通電源開關(guān)板上的“電瓶”開關(guān)，左儀表板上左發(fā)“БAРК斷開”信號燈應(yīng)燃亮，再接通左開關(guān)板上左發(fā)綜合電子調(diào)節(jié)器開關(guān)，此時左儀表板上左發(fā)“БAРК 斷開”信號燈應(yīng)熄滅。“左發(fā)超轉(zhuǎn)”“左發(fā)狀態(tài)限制”“左發(fā)極限狀態(tài)”信號燈應(yīng)閃亮后熄滅。

故障現(xiàn)象為接通左開關(guān)板上左發(fā)綜合電子調(diào)節(jié)器開關(guān)后，左儀表板上左發(fā)“БAРК 斷開”信號燈燃亮不熄滅。

2 原理結(jié)構(gòu)分析

要想順利排除故障，需要對涉及的部附件的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析，以便更好地掌握綜合電子調(diào)節(jié)器的工作原理及其故障點。

2.1 綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78

綜合電子調(diào)節(jié)器（如圖1）由電源裝置、輸入器、計算器、輸出器和校驗儀器連接器等主要功能件組成。其主體是一個實時工作的專用數(shù)字式電子計算機(jī)，該機(jī)配置了專用傳感器，并與燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)備連接。

圖1 綜合電子調(diào)節(jié)器

綜合電子調(diào)節(jié)器有以下功能：

（1）通過對燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制,調(diào)節(jié)燃油供油量。

（2）根據(jù)發(fā)動機(jī)入口的大氣溫度和大氣壓力限制壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速。

（3）在慢車狀態(tài)、起飛狀態(tài)和一臺發(fā)動機(jī)故障時,根據(jù)大氣溫度和大氣壓力控制已調(diào)整的壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,保持給定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。

（4）當(dāng)自由渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過給定門限值時，輸出發(fā)動機(jī)停車指令和接通“自由渦輪轉(zhuǎn)速超轉(zhuǎn)”信號燈指令。通過向停車執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入電信號，防止自由渦輪超轉(zhuǎn)。

（5）當(dāng)一臺發(fā)動機(jī)故障時,在2.5 min 功率狀態(tài)重新調(diào)整壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速限制回路(重新調(diào)整供油量)并向信號燈輸入指令。

綜合電子調(diào)節(jié)器的基本工作原理如下：在直升機(jī)飛行過程中，通過直升機(jī)測量通道來測量壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化來控制油門的開啟和關(guān)閉，從而使得發(fā)動機(jī)燃燒室中的燃油量保持一定的恒定水平，保證了燃油系統(tǒng)能在各種規(guī)定的飛行狀態(tài)和工作條件下安全可靠地將燃油供向發(fā)動機(jī)。

具體的工作流程如下：壓氣機(jī)渦輪工作時，通過一定的電路產(chǎn)生一組與功率相關(guān)的正弦信號，其頻率的大小表示了壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的大小[2]。綜合電子調(diào)節(jié)器從調(diào)節(jié)系統(tǒng)電子部分的傳感器接收信號，然后使其規(guī)格化，并變換為數(shù)字信號之后，根據(jù)給定的程序形成燃油供油執(zhí)行機(jī)構(gòu)和發(fā)動機(jī)停車執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號。綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78 與渦輪壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器ДЧВ-2500、溫度傳感器П-77、壓力測量系統(tǒng)ИКД27Дa-220-830 及執(zhí)行機(jī)構(gòu)ИМ-47 一起工作。

2.2 測量組件ИКД27Дa-220-830

測量組件屬于電容式壓力傳感器，其采用電容作為敏感元件，將被測壓力轉(zhuǎn)換成電容值改變，并通過測量電路即可輸出與電壓成一定關(guān)系的電信號。結(jié)構(gòu)圖如圖2。

圖2 測量組件結(jié)構(gòu)圖

測量組件所測壓力由彈性敏感元件——真空膜盒感受。膜盒位于密封焊接殼體內(nèi)，用于充當(dāng)電容器的一個電極，其內(nèi)室經(jīng)接管嘴與直升機(jī)上靜壓管相連。當(dāng)膜盒感受壓力而變形時，膜盒與固定電極之間形成的電容量發(fā)生變化，并被ИП感應(yīng)式轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與所測壓力成正比的交流電信號。感應(yīng)式轉(zhuǎn)換器的輸出壓力被整流，并以直流電信號的形式進(jìn)入儀器的輸出接線柱，直流電信號與所測壓力成正比。

2.3 溫度傳感器П-77

溫度傳感器П-77 采用感溫管測量溫度。感溫管采用電阻溫度系數(shù)較大的純鎳電阻絲作為感溫電阻，如圖3 所示。鎳絲纏在條形云母片上，兩邊墊上薄云母片絕緣。云母片外面用傳熱性良好的弧形彈性銀片夾住，裝入不銹鋼管制成的管套（外殼）中。鎳絲電阻的兩端分別與兩棒插頭相連，其中一端裝有錳銅電阻絲。兩棒插頭用螺帽擰在不銹鋼管制成的保護(hù)套內(nèi)。將不銹鋼管插入感溫筒中，可感受被測介質(zhì)的溫度。

圖3 溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖

2.4 工作原理

綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78 和測量組件（壓力傳感器）、溫度傳感器、燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器共同組成發(fā)動機(jī)狀態(tài)限制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4。

圖4 發(fā)動機(jī)狀態(tài)限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

發(fā)動機(jī)狀態(tài)限制系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的空氣溫度和壓力，在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速，以及限制壓氣機(jī)渦輪和自由渦輪的最高轉(zhuǎn)速，限制渦輪前最高燃?xì)鉁囟取?/p>

綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78 有壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速、溫度以及壓力三個回路，并連接ИМ-47 執(zhí)行機(jī)構(gòu)。ИМ-47 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)綜合電子調(diào)節(jié)器的信號控制主調(diào)節(jié)油針。當(dāng)壓氣機(jī)渦輪前燃?xì)鉁囟壬仙礁哂诮o定值時，用改變?nèi)加驼{(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)油針供油截面的方法減少向發(fā)動機(jī)燃燒室的供油量，限制壓氣機(jī)渦輪前的燃?xì)鉁囟?，使其不超過規(guī)定值。

用機(jī)上程序檢查供電電路的電源電壓，當(dāng)電源電壓低于（17.5±0.5）V 時，解除БAРК 輸出端的控制指令，如果電源電壓超過（17.5±0.5）V，БAРК 恢復(fù)工作。

發(fā)動機(jī)狀態(tài)限制系統(tǒng)的工作原理：根據(jù)發(fā)動機(jī)入口大氣溫度和大氣壓力，БAРК 壓氣機(jī)渦輪控制回路，可以控制壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子的最大轉(zhuǎn)速。溫度傳感器、測量組件（壓力傳感器）和壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器的電信號進(jìn)入壓氣機(jī)渦輪控制回路輸入端，這些信號在壓氣機(jī)渦輪控制回路中進(jìn)行格式化。如果壓氣機(jī)渦輪實際轉(zhuǎn)速超過最大轉(zhuǎn)速，БAРК 壓氣機(jī)渦輪控制回路則將確定填空系數(shù)控制信號，并將電信號傳輸給燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該控制信號與失調(diào)量有關(guān)。燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于燃油調(diào)節(jié)油針，以保證供油，從而使壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速可以減小到標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速[3]。在整個系統(tǒng)的工作中，任何結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致“БAРК 斷開”信號燈異常燃亮。

3 故障分析與排除

3.1 故障初步診斷

БAРК-78 線路連接圖如圖5，圖中元件的名稱見表1。由圖5 可知，RK2（溫度傳感器П-77）、ВР2(測量組件ИКД27Дa-220-830)、ВR7（壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器）連接了“БAРК 斷開”信號燈。其中ВR7 所連發(fā)動機(jī)經(jīng)工廠大修試車后才進(jìn)行安裝與通電調(diào)試，一般不會出現(xiàn)問題，但要注意在通電調(diào)試過程中不要使發(fā)動機(jī)發(fā)生磕碰。因此，著重分析RK2 溫度傳感器和ВР2 測量組件對“БAРК 斷開”信號燈的影響。

表1 БAРК-78 線路連接圖元件

圖5 БAРК-78 線路連接圖

發(fā)生故障后，通過對故障進(jìn)行原因分析，初步確定了綜合電子調(diào)節(jié)器信號燈燃亮有以下幾種可能：

（1）溫度傳感器故障；

（2）測量組件故障；

（3）溫度傳感器到綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78 的插頭之間導(dǎo)線不通；

（4）測量組件到綜合電子調(diào)節(jié)器БAРК-78的插頭之間導(dǎo)線不通。

3.2 故障要因定位

3.2.1 溫度傳感器檢查

取下安裝在發(fā)動機(jī)感溫筒上的溫度傳感器П-77，檢查其外觀情況，溫度傳感器表面無損傷。

溫度傳感器想要正常工作，其感溫管內(nèi)感溫電阻大小要在100 Ω左右，其誤差（在0～100 ℃下）應(yīng)不大于±1%。采用萬用表對感溫電阻進(jìn)行測量后發(fā)現(xiàn)電阻大小為99.5 Ω，符合要求。

3.2.2 測量組件檢查

采用以下方式對測量組件進(jìn)行檢查：首先檢查測量組件的壓力接口是否漏氣或被堵住，如確認(rèn)不是，則檢查接線是否正確，接線無誤后再檢查電源。

檢查后壓力接口符合要求，接線無誤。

3.2.3 導(dǎo)線和插頭檢查

對導(dǎo)線和插頭進(jìn)行外觀檢查，觀察是否有破損情況，檢查無誤后使用萬用表檢查各導(dǎo)線的導(dǎo)通性，發(fā)現(xiàn)連接溫度傳感器的導(dǎo)線不通。通過對溫度傳感器連接插頭和導(dǎo)線進(jìn)行詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)連接插頭插孔焊接點脫落。

進(jìn)一步分析原因，是在安裝П-77 溫度傳感器的插頭對接過程中，由于導(dǎo)線彎曲半徑過小，導(dǎo)線承受了一定的應(yīng)力，插頭插孔焊接點脫落，使得溫度傳感器無法正常工作，導(dǎo)致綜合電子調(diào)節(jié)器故障燈異常燃亮。

3.3 故障排除

綜合電子調(diào)節(jié)器在飛機(jī)上的自檢方法：在接通電源開關(guān)板上的“電瓶”開關(guān)時，左儀表板上“左發(fā)БAРК 斷開”信號燈應(yīng)燃亮；在直升機(jī)起落架放下著陸狀態(tài)，將左開關(guān)板上左發(fā)綜合電子調(diào)節(jié)器開關(guān)接通，左儀表板上“左發(fā)БAРК 斷開”信號燈應(yīng)熄滅。

通過對綜合電子調(diào)節(jié)器進(jìn)行自檢，就能在故障排除后，快速判斷出信號燈的熄滅或燃亮是否符合要求。

在排查出問題原因后，將溫度傳感器連接插頭進(jìn)行更換并進(jìn)行一次自檢，發(fā)現(xiàn)綜合電子調(diào)節(jié)器工作正常，順利排除了故障。

4 總結(jié)

在外場使用過程中最容易出現(xiàn)П-77 溫度傳感器插頭導(dǎo)線焊點脫落問題。根據(jù)飛機(jī)外場維護(hù)使用過程中該現(xiàn)象出現(xiàn)的次數(shù)統(tǒng)計，2022 年共計發(fā)生過5 起綜合電子調(diào)節(jié)器故障燈異常燃亮，其中П-77 溫度傳感器的插頭插孔出現(xiàn)焊接點脫落就有3 起。針對焊接點脫落問題，必須有相應(yīng)的措施來進(jìn)行有效的預(yù)防：

（1）安裝時確保電纜的彎曲半徑符合通用要求；

（2）插頭修理檢查時要注意查看焊接點是否焊接牢固；

（3）插頭尾部卡板固定時要墊好膠皮，保證導(dǎo)線在卡板內(nèi)牢固不松動；

（4）插頭尾部松動排故時，要先松開卡板固定螺釘再擰緊尾部。

綜合電子調(diào)節(jié)器的通電檢查是對整架飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速和溫度、自身電路板、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作可靠性進(jìn)行檢查，通過各種附件監(jiān)控發(fā)動機(jī)的各項相關(guān)參數(shù)，為飛機(jī)發(fā)動機(jī)功率能夠持續(xù)可靠地輸出提供保證，從而保證飛行員及時掌握飛機(jī)安全信息。分析解決因線路或部附件原因?qū)е滦盘枱舢惓Ｈ剂恋膯栴}，能有效避免類似情況的發(fā)生。掌握綜合電子調(diào)節(jié)器的工作原理，亦有助于對類似故障進(jìn)行推理排除。