關(guān)于DA20-C1 飛機(jī)電源系統(tǒng)介紹及故障分析

洪常軍

（中國民用航空飛行學(xué)院新津分院，四川 新津 611431）

1 電源系統(tǒng)組成介紹

DA20-C1 飛機(jī)有一個14 伏直流（DC）電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)有兩個電力來源，它有一個14 伏的發(fā)電機(jī)和一個12 伏的電瓶。在通常的操作中14 伏發(fā)電機(jī)為系統(tǒng)供電，一個40 安培的發(fā)電機(jī)連接在發(fā)動機(jī)的右前方，發(fā)動機(jī)曲軸上的皮帶輪操作柔性皮帶轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)，電源系統(tǒng)有一個12 伏、20 安培小時的電瓶，發(fā)電機(jī)不運(yùn)行時，電瓶向電源系統(tǒng)提供直流電，它還為發(fā)動機(jī)起動提供動力。當(dāng)負(fù)載超過發(fā)電機(jī)所能提供的電力時,電瓶也可以提供電力，電瓶通過電瓶繼電器和起動機(jī)繼電器為起動提供大電流。GEN/BAT開關(guān)控制所有系統(tǒng)中的電源，主匯流條和電子設(shè)備匯流條將電源分配給其他系統(tǒng)[1]。

直流發(fā)電系統(tǒng)包括以下部件：發(fā)電機(jī)、過壓控制繼電器、過電壓傳感器、發(fā)電機(jī)警告燈、發(fā)電機(jī)斷路器、發(fā)電機(jī)控制斷路器、電壓表、電流表、警示燈繼電器、GEN/BAT 開關(guān)。發(fā)電機(jī)的標(biāo)稱輸出電壓為14 伏DC±2.5%，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1742 至2800 轉(zhuǎn)/分時，發(fā)電機(jī)可連續(xù)供電40 安培，發(fā)電機(jī)內(nèi)置整流器和電壓調(diào)節(jié)器，不能調(diào)整輸出電壓。發(fā)電機(jī)具有以下連接：主匯流條向發(fā)電機(jī)的IG 端供電用于勵磁；B 端為發(fā)電機(jī)輸出供電；L 端發(fā)出故障警告。電刷和滑環(huán)將勵磁電流傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上有一個風(fēng)扇，用于對發(fā)電機(jī)進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻。發(fā)電機(jī)將在以下情況進(jìn)行工作：發(fā)動機(jī)正在工作；電瓶、發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)控制斷路器閉合；GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置處于ON（接通位）。以下部件構(gòu)成發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)：GEN/BAT 開關(guān)；過壓傳感器；過壓繼電器。當(dāng)GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為ON（接通）時，過壓傳感器的引腳2 從主匯流條接收電瓶電壓，過壓傳感器的引腳1 向過壓繼電器的線圈提供電壓，繼電器通電，過壓繼電器的閉合觸點(diǎn)向發(fā)電機(jī)上的端子IG 提供主匯流條電壓，發(fā)電機(jī)開始工作。如果過壓傳感器在其輸入（引腳2）處感應(yīng)到超過16.1 伏，則引腳1 上的輸出電壓變?yōu)榱悖^電壓繼電器斷電。這將消除發(fā)電機(jī)的勵磁電壓，發(fā)電機(jī)停止工作。如果在電壓恢復(fù)正常后循環(huán)GEN/BAT 開關(guān)OFF 和ON，發(fā)電機(jī)將恢復(fù)工作。GEN 警告燈、警示燈繼電器、電壓表，電流表構(gòu)成發(fā)電機(jī)指示系統(tǒng)，如果駕駛艙處于正常飛行配置（所有斷路器關(guān)閉），則在以下情況下，警告燈將亮起：GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為ON（接通），發(fā)動機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)；主匯流條上的電壓超過16.1 伏；發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，發(fā)動機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)；按下GEN 警告燈上的測試功能。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時，發(fā)電機(jī)上的端子L（通過警示燈繼電器的閉合觸點(diǎn)）為發(fā)電機(jī)警示燈提供接地。GEN 警告燈亮起。如果過壓傳感器在其輸入（引腳2）處感應(yīng)到超過16.1伏，則引腳1 上的輸出電壓變?yōu)榱?。過壓繼電器斷電。這將使警告燈繼電器斷開，警示燈繼電器的常閉觸點(diǎn)為GEN 警示燈提供接地。GEN 警告燈亮起。電壓表顯示主匯流條上的電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)工作時，它通常顯示14伏，它顯示發(fā)電機(jī)斷開時的電瓶電壓。在高負(fù)載和低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速期間，電壓表可能顯示低于14 伏的電壓，這表明電瓶正在幫助發(fā)電機(jī)提供電壓，電流表顯示電瓶和主匯流條之間的電流。當(dāng)電流表指針顯示+時，表示電瓶正在充電；當(dāng)電流表指針顯示-時，表示電瓶正在提供電流。

電瓶系統(tǒng)由電瓶和電瓶繼電器組成。DA20 飛機(jī)的電瓶為一個12 伏的鉛酸電瓶，是由浸在硫酸水溶液中的鉛板所串聯(lián)而成的，單個額定電壓為2.0 伏。電瓶額定電壓為12 伏，就是說電瓶中串聯(lián)有6 個。電瓶位于防火墻左側(cè)，發(fā)電機(jī)電壓大于電瓶電壓時，發(fā)電機(jī)為電瓶充電。電瓶通過電瓶繼電器向主匯流條提供電流。電瓶繼電器位于繼電器盒中。一個50 安培的斷路器保護(hù)電瓶系統(tǒng)。電瓶需要定期保養(yǎng)，定期測量電瓶電量、容量和電解液液位，維護(hù)電瓶時要清除電瓶外部的電解液，不要把電瓶電解液弄到身上。電解液包含硫酸，可能會導(dǎo)致灼傷。電解液液位不足時，需將電池從飛機(jī)上取下，用蒸餾水補(bǔ)充電解液。清除接線柱區(qū)域的污垢，用合適的防腐劑保護(hù)接線柱和電纜接線片。保持通風(fēng)軟管沒有扭結(jié)，確保里面是干凈的。操作電氣系統(tǒng)時，比如更換發(fā)電機(jī)更換斷路器等，務(wù)必斷開電瓶負(fù)線。

外部電源裝置（EPU）系統(tǒng)。外部電源的三個主要部件是EPU 插座、控制繼電器的開關(guān)和繼電器。EPU 插座和相關(guān)電路為各種地面操作提供外部電源連接，例如維護(hù)、電瓶充電、啟動發(fā)動機(jī)等。外部電源系統(tǒng)通過二極管進(jìn)行反極性保護(hù)，駕駛艙中，燈開關(guān)左側(cè)的開關(guān)允許EPU 繼電器在連接外部電源且電源可用后閉合。駕駛艙中的指示燈表示插座上有電源，或者EPU繼電器在斷開時保持關(guān)閉。

直流電負(fù)載分配。直流電負(fù)載分配系統(tǒng)具有以下部件：電子設(shè)備主電門繼電器，電子設(shè)備主電門開關(guān)，電瓶繼電器，斷路器，GEN/BAT 開關(guān)。主匯流條由3 根銅排通過硬接線連接。發(fā)電機(jī)通過發(fā)電機(jī)斷路器向主匯流條供電。電瓶通過電瓶繼電器、電流表和電瓶斷路器向主匯流條供電，電瓶向電瓶繼電器的線圈提供正極電壓，GEN/BAT 開關(guān)連接到電瓶繼電器的另一側(cè)和接地。電子設(shè)備匯流條，電子設(shè)備繼電器的常閉觸點(diǎn)將主匯流條連接到電子設(shè)備匯流條，一個20 安培的斷路器保護(hù)系統(tǒng)。1 安培斷路器保護(hù)繼電器的控制電路，電子設(shè)備繼電器的控制電路連接到電子設(shè)備開關(guān)。斷路器保護(hù)每個電路中的接線不受過大電流的影響，可以手動打開和關(guān)閉所有斷路器。如果電路中流過電流過大，相關(guān)斷路器會自動斷開。

2 電源系統(tǒng)常見故障和解決措施

電源系統(tǒng)是保障飛機(jī)運(yùn)行的重要組成部分，飛機(jī)電源系統(tǒng)常見故障主要有以下幾點(diǎn)：（1）電瓶電壓顯示低；（2）電瓶無法連接到主匯流條；（3）電流表始終顯示為零；（4）電壓表始終顯示為零；（5）系統(tǒng)中沒有外部電源。下面將分析這幾種故障原因并提出解決措施。

2.1 電瓶顯示電壓低

在日常維護(hù)中可能需要長時間通電而導(dǎo)致電瓶電壓不足，發(fā)動機(jī)無法啟動，這是最常見的，在日常維護(hù)時，如需長時間通電應(yīng)使用外接電源。下列幾個原因也會導(dǎo)致電壓不足。

1.電瓶電解液液位低。在日常定檢維護(hù)時，一旦發(fā)現(xiàn)電解液不足的情況應(yīng)立即增添電解液。若電解液長期不足，會大大降低電瓶容量，極板長期暴露在空氣中也會加速硬化，縮短使用壽命。當(dāng)出現(xiàn)電解液不足時，應(yīng)首選蒸餾水，切忌使用自來水或礦溶水。日常操作時應(yīng)注意個人防護(hù)，配備必要的耐酸防護(hù)用品，以免硫酸濺到人的手上和臉上，造成灼傷。日常加強(qiáng)對蓄電池的維護(hù)到位，對于放電終了的電瓶，長期處于防空狀態(tài)會縮減電池壽命，維修人員須在24 小時內(nèi)將電瓶充至飽和狀態(tài)；每月對已充滿電的電瓶至少復(fù)充一次，以防止極板硬化[2]。

2.電瓶容量低。通常是電瓶過放而導(dǎo)致容量變低，應(yīng)將電瓶拆下進(jìn)行容量測試。容量測試放電終了的電瓶必須在24 小時內(nèi)充電；充滿電的電瓶每月至少復(fù)充一次，以防止極板硬化。正負(fù)極板表現(xiàn)的一般有：極板硫化、反極、極板的腐蝕、彎曲和斷裂、蓄電池內(nèi)部短路、活性物質(zhì)脫落等。其中又以極板硫化、活性物質(zhì)脫落較為普遍。極板的不可逆硫酸鹽化：對硫化程度較輕且為時尚短的情況，用過充電的辦法，便可以使極板性能恢復(fù)正常。硫化程度稍重的要采用小電流長時間過充辦法。如果是最嚴(yán)重的，可用水處理法?；钚晕镔|(zhì)脫落：充電電流不宜過大，尤其在充電末期更需減小電流，使氣泡不至于過分劇烈析出，以減輕對活性物質(zhì)沖擊，不要經(jīng)常過充電與過放電。

3.發(fā)電機(jī)輸出低。通常發(fā)電機(jī)故障導(dǎo)致電壓不足，一般來說更換發(fā)電機(jī)即可，更換發(fā)電機(jī)后需測試發(fā)電機(jī)，將直流電壓表連接到主匯流條上測量電壓，將GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為ON（GEN 警告燈必須亮起），起動發(fā)動機(jī)，將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置為1720 轉(zhuǎn)/分，電流表必須顯示正讀數(shù)。電瓶充電后，測量發(fā)電機(jī)電壓，電壓必須為14 伏±2%。將所有電氣負(fù)載設(shè)置為ON，然后在整個測試過程中操作間歇性負(fù)載，電壓必須保持在空負(fù)載時發(fā)電機(jī)電壓的±2.5%以內(nèi)，電流表不得顯示放電。但是發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)下，如地面小功率長時間滑行，發(fā)電機(jī)輸出較低，此時在供電輸出端加系統(tǒng)負(fù)載可能會導(dǎo)致低電壓警告出現(xiàn)，這是正常的,這種情況可以在較大轉(zhuǎn)速時恢復(fù)。

2.2 電瓶無法連接到主匯流條

（1）電瓶斷路器開路或者故障。通常需要檢查斷路器是否跳開，一般情況下斷路器故障概率比較小，所以排故前期不建議更換斷路器；（2）電瓶繼電器故障，GEN/BAT 開關(guān)故障。通常來說，電瓶繼電器故障概率比開關(guān)的故障概率大，所以維護(hù)時優(yōu)先考慮更換電瓶繼電器，更換電瓶繼電器后有功能測試：一是確保GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為OFF（斷開），電壓表上不得有任何指示；二是將GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為ON（接通），電壓表必須指示蓄電池電壓；三是操作啟動電機(jī)，但是不需要起動發(fā)動機(jī)。故障未消除，再更換開關(guān)，更換開關(guān)時應(yīng)注意線路做好標(biāo)記以及導(dǎo)線之間纏繞不要太緊密；（3）GEN/BAT 開關(guān)與電瓶繼電器之間的線路，或GEN/BAT 開關(guān)與接地點(diǎn)之間的線路故障。對導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)通性測試。修理或更換有缺陷的接線。

2.3 電流表、電壓表始終顯示為零

電壓表顯示的是電子匯流條的狀態(tài)。它的表盤上標(biāo)有量程數(shù)值為8-16 伏，以2 為單位。標(biāo)尺分為三個彩色圓弧表明匯流條電壓的狀況。這些圓弧是：紅色段表示8.0-11.0 伏，黃色段11.0-12.5 伏，綠色段12.5-16.0 伏特，電壓紅線在16.1 伏特。電流表指示電瓶的充電（+）和放電（-）。它由一個表盤，數(shù)字標(biāo)記為-60到60 安培。一般來說哪個表故障就更換哪個表，拆卸電流表時必須先斷開電瓶即斷開電瓶負(fù)線。安裝電流表之后需要做電流表功能測試，做這項(xiàng)測試要在可以運(yùn)行發(fā)動機(jī)的區(qū)域進(jìn)行此測試[3]。測試流程：（1）確保GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為OFF（斷開），電壓表上不得有任何指示；（2）將GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為ON（接通），電壓表必須指示電瓶電；（3）起動發(fā)動機(jī)。增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)工作，電流表必須顯示電流（+）；（4）關(guān)閉發(fā)動機(jī)。啟動發(fā)動機(jī)的時候必須確保螺旋槳的區(qū)域無人員設(shè)備。電壓表的功能測試：（1）確保GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為OFF（斷開）。電壓表上不得有任何指示；（2）將GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為ON（接通）。電壓表必須指示電瓶電壓；（3）將萬用表連接到電壓表的兩個接線端，電壓表必須與萬用表顯示相同的電壓；（4）將GEN/BAT 開關(guān)設(shè)置為OFF（斷開）但是電壓表一直顯示為零還可能是電流表和電壓表之間的接線有問題，或電壓表和接地點(diǎn)之間接線有問題，這時應(yīng)對導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)通性測試，修理或更換有缺陷的接線。

2.4 系統(tǒng)中沒有外部電源

該飛機(jī)具有一個外部電源接口，位于左機(jī)翼根部位置前面，須確保外部電源已牢固插入插座，檢查外部電源開關(guān)EPU 是否打開。地面電源電纜插頭由于使用的時間較長，日常維護(hù)清潔防腐沒做到位使電纜插頭老化腐蝕，地面電源長期在特別潮濕的環(huán)境中暴露使用、工作環(huán)境溫度的劇烈變化、地面電源露天的放置以及日常保養(yǎng)不到位等都會造成地面電源的損壞，縮短使用壽命[4]。使用過程中跳火引起的燒蝕等，以及飛機(jī)老齡化，飛機(jī)自身的接頭處老化、腐蝕、插拔次數(shù)過多造成磨損等，造成了電源插頭與飛機(jī)插頭之間接觸不良或接觸部分電阻值過大，當(dāng)正極、負(fù)極或控制插釘之間接觸不良時均不能形成回路而無法向飛機(jī)電網(wǎng)供電，或造成接觸部分電阻值過大使得飛機(jī)電壓過低和不穩(wěn)定，極大地影響電源與插座的可靠連接[5]。首先應(yīng)確保插座是否有松弛、損壞的情況，如果依舊沒有電源輸入，繼而測試外部電源繼電器，如果存在故障，更換外部電源繼電器。

3 總結(jié)

當(dāng)出現(xiàn)故障的時候，排故時應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守維護(hù)手冊，遵循由簡到難的原則。飛行后，要認(rèn)真聽取飛行人員反映的飛機(jī)故障現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際情況分析故障原因，找到排故方法。在平時定檢維護(hù)工作中，對電瓶的維護(hù)必須檢查到位。電源系統(tǒng)作為影響飛行安全的重要系統(tǒng)，維護(hù)中還要加強(qiáng)對相關(guān)線路的檢查，一般檢查容易接近的區(qū)域內(nèi)的插頭、線路接頭、導(dǎo)線外觀等，主要檢查線路絕緣層損傷、磨損、腐蝕、燒蝕、插頭損傷、插釘彎曲燒蝕等。由于絕緣層的破損可能隱藏在線路固定夾下或在其他部件下面，或在線束之中，而每一線束可能有多根導(dǎo)線組成，且許多線束被固定在飛機(jī)的壁板中，因此有時檢查的難度很大，但是發(fā)現(xiàn)有可能有磨損的地方應(yīng)及時處理，預(yù)防由于導(dǎo)線破損導(dǎo)致短路情況發(fā)生。希望通過本次對電源系統(tǒng)的介紹以及一些常見故障的分析，能夠幫助機(jī)務(wù)維修人員深入了解 DA20-C1 飛機(jī)的電源系統(tǒng)，希望本文對維護(hù)此類飛機(jī)機(jī)務(wù)同行有所幫助。