A320系列飛機GAPCU及相關(guān)部件故障淺析

摘"要：GAPCU是A320系列飛機電源系統(tǒng)的核心部件，主要控制APU電源和地面外電源，GAPCU部件本體或系統(tǒng)相關(guān)部件故障直接影響飛機電源系統(tǒng)的工作，故障具有隱藏性和復雜性，在航前和過站時，經(jīng)常造成航班長時間延誤。因為GAPCU部件本體具有高度的整合性，當部分功能出現(xiàn)故障時，經(jīng)常導致GAPCU整體的功能或部分其他功能故障失效。因此，掌握GAPCU的工作原理和故障排除方法，可以避免航班的延誤，減少航司的經(jīng)濟和社會損失，提高航班的正點率，保證飛機的運營正常。

關(guān)鍵詞：GAPCU；APU電源；地面外電源；繼電器

A320系列飛機的地面及輔助電源控制組件（GROUND"AND"AUXILIARY"POWER"CONTROL"UNIT，GAPCU）是電源系統(tǒng)的重要組件，用于控制和保護地面外電源和輔助動力裝置（AUXILIARY"POWER"UNIT，APU）電源系統(tǒng)，包含GCU（發(fā)電機控制組件）的基本功能。由于GAPCU將以前的APU的GCU和地面電源控制組件合二為一，這種設計減少了電子設備并減輕了飛機的重量，但是也存在潛在的可靠性問題，當GAPCU發(fā)生故障時，這種設計上的缺陷可能導致更加復雜的故障判斷和排故過程。GAPCU及相關(guān)部件故障通常發(fā)生在電源轉(zhuǎn)換過程中，尤其是在航前和過站時出現(xiàn)故障，沒有足夠的時間處理，航班很容易出現(xiàn)延誤。這些故障在航線維護中，難以提前發(fā)現(xiàn)，故障的發(fā)生也存在一些偶然性，發(fā)生故障后，處理不及時會造成航班長時間延誤，影響后續(xù)航班運行和經(jīng)濟效益。掌握GAPCU的工作原理和故障快速處理方法，可有效避免航班的長時間延誤，保障航班的正常運行。本文將就GAPCU的工作原理、故障排除和快速處理方法進行分析和探討。

1"GAPCU工作原理

GAPCU同時控制和保護APU發(fā)電機和地面外電源。對于APU發(fā)電機，GAPCU控制其電網(wǎng)供電和網(wǎng)絡保護、系統(tǒng)測試和自我監(jiān)控，提供自測功能，記錄故障和維護信息，如圖1所示。

當外電源插座連接115VAC/400HZ電源后，GAPCU分析外電源各項參數(shù)，各項參數(shù)合格后向飛機電網(wǎng)供電。GAPCU同時還向飛機系統(tǒng)提供外電源相關(guān)的各項參數(shù)數(shù)據(jù)和燈光指示（外電源可用燈、外電源未使用燈等）。GAPCU主要控制IMR（THE"INTERLOCK"MONITORING"RELAY）和PRR（THE"EXTERNAL"POWER"READY"RELAY）來連接和斷開電源。IMR和PRR都有其工作的條件，當條件出現(xiàn)異常時，GAPCU控制相關(guān)電源斷開。GAPCU對飛機電源系統(tǒng)還具有保護功能，當相關(guān)工作的電源出現(xiàn)頻率的超頻和低頻、電壓的超壓和欠壓、電源的相位不正確時，GAPCU都會停止向飛機電網(wǎng)供電。GAPU還具有BITE功能，能進行部件自測、部件監(jiān)控和存儲故障信息。

2"故障淺析

2.1"APU無法向飛機供電

APU能正常啟動，但APU"GEN未連接飛機電網(wǎng)供電，APU"START電門的“AVAIL”的燈是亮的；連接外部電源，供電正常；查看ECAM頁面，APU"GEN各項參數(shù)正常。由此可見，駕駛艙APU"START電門“AVAIL”的燈是亮的，確定APU工作正常，ECAM的SD頁面上的APU"GEN各項參數(shù)正常，頭頂面板上的APU"GEN“FAULT”燈沒有亮，可以排除APU"GEN故障。GAPCU控制著APU"GEN向飛機系統(tǒng)供電，可查看GAPCU的跳開關(guān)是否跳出，如跳開關(guān)跳出，嘗試復位跳開關(guān)，確定能否供電。如未跳出，可重新拆裝GAPCU，檢查GAPCU插頭接口是否正常，使用電子插頭清洗劑清潔接口，清除灰塵，消除靜電影響，重新通電測試APU能否供電，如故障依舊，可更換GAPCU來排除故障。除GAPCU部件本體故障，相關(guān)繼電器故障的可能性也較大。APU的ECB將APU發(fā)電機的可用信號通過6KD"RELAY送到GAPCU，如圖2所示，可更換6KD"RELAY來排除故障。

APU電源與飛機電網(wǎng)連接和斷開的工作部件是GLCAPU，如圖3所示，此部件故障率很低，且作動時會有明顯的吸合和斷開的聲音，可以此判斷是否正常作動，可考慮作為為最后的故障件進行更換。

2.2"地面電源無法向飛機供電

飛機在停機位上，接上地面電源，無法接通?？上刃袡z查地面電源的狀態(tài)和品質(zhì)是否符合供電要求，地面電源車和橋載電系統(tǒng)都有電源參數(shù)界面，可先確認其供電電源質(zhì)量。GAPCU會監(jiān)控地面電源的電壓、頻率等各參數(shù)，確保質(zhì)量合格才向飛機系統(tǒng)供電。確認地面供電電源正常后，可檢查飛機的地面電源插口，如圖4所示。飛機電源插口有6根接線柱、2根直流、4根交流，檢查接線柱無損傷、腐蝕、變形和燒灼等影響接電的情況。如果地面電源供電質(zhì)量正常，飛機外電源接口正常，還需要檢查地面外電源供電接頭狀況，由于飛機外電源插座的DC插釘較短，如圖4所示，地面外電源插頭長期使用后，會存在一定的磨損和變形，插在飛機外電源插座后，雖然4根AC端已接好，但是2根DC端會存在未接好或者虛接的情況，可重新插接或更換地面電源設備。以上情況都正常時，地面電源還是無法向飛機供電，GAPCU作為地面電源供電的控制部件，要先考慮作為故障件進行處理，對于GAPCU進行復位和測試，確認GAPCU功能是否正常，有航材時，更換GAPCU，排除故障。另外，由于GAPCU故障導致APU不能正常供電后，在接通地面電源時，APU的主電門必須放在“OFF”位。

2.3"地面電源或發(fā)動機電源與APU電源切換慢

地面APU啟動正常后，轉(zhuǎn)換地面電源或發(fā)動機電源與APU電源時，出現(xiàn)明顯停頓、電源切換慢的現(xiàn)象，甚至會出現(xiàn)短暫的停電。首先，需要檢查APU的發(fā)電機是否出現(xiàn)過載，APU發(fā)電機不能適應過載電量，會出現(xiàn)短暫停電。其次，GAPCU是故障源可能性很大，雖然GAPCU功能正常，但是內(nèi)部部件氧化，性能衰退，不定時會出現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換的故障。最后，如更換新的GAPCU后故障依舊，可檢查更換5XG"RELAY和21XG"RELAY，這兩個繼電器是電源轉(zhuǎn)換時需要高頻次工作的繼電器，都位于電子艙103VU"RELAY"BOX中，繼電器本體的故障和性能衰退，也會導致電源轉(zhuǎn)換變慢，甚至轉(zhuǎn)換失敗。

3"故障案例

3.1"故障現(xiàn)象

在連接正常可用的地面電源后，駕駛艙外電源可用燈不亮，機組無法確認外電源是否可用。

故障判斷與分析：首先，檢查飛機的地面電源接口是否正常無損傷，電源接線柱是否正常無缺損、無彎曲變形，地面電源接頭是否正確連接飛機，并查看地面電源設備供電參數(shù)、電壓和頻率是否符合要求。其次，查看飛機的NOT"IN"USE燈是否點亮，燈亮說明GAPCU已確認地面電源已連接，并且電源參數(shù)符合，可向飛機系統(tǒng)供電。正常情況下，外電源可用燈應該點亮，指示地面電源可正常連接，現(xiàn)在不亮，則打開駕駛艙燈光測試開關(guān)，確認燈光指示是否正常，若不亮，更換此電門開關(guān)；若亮，表明地面外電源電門開關(guān)正常。再次，燈光指示信號由GAPCU控制提供，可復位和測試GAPCU，或與其他飛機對串GAPCU，以確認故障。最后，若更換GAPCU后故障依舊，查詢線路圖可見，如圖5所示，GAPCU的控制信號需要通過21XG繼電器控制外電源可用燈，可更換21XG繼電器，排除故障。

3.2"故障現(xiàn)象

APU可正常啟動，但是ELEC頁面上APU電源的各項參數(shù)（電壓、頻率和負載指示）顯示為琥珀色的XX，甚至沒有指示。

故障判斷與分析：GAPCU包含了APUGCU的全部功能，APU發(fā)電機工作正常時，APU電源的電壓、頻率等各項參數(shù)由GAPCU輸出到飛機指示系統(tǒng)，用于各項指示和顯示。當APU電源參數(shù)顯示異?；驘o顯示時，先更換GAPCU，若更換GAPCU后，APU電源參數(shù)顯示正常，則故障排除；若故障依舊，則需要更換APU發(fā)電機，APU發(fā)電機本體的故障，會導致電源輸出異常，電源參數(shù)顯示不正?；驘o信號輸出。

4"航線快速處理

由于飛機過站時間較短，且電源系統(tǒng)故障對飛機運行影響很大，當出現(xiàn)APU電源或地面電源連接不上時，及時檢查APU電源和地面電源供電情況，檢查接口是否正常，復位測試GAPCU，如圖6所示，GAPCU部件具有BITE功能，結(jié)合測試結(jié)果能更加準確判斷故障。對相關(guān)故障件，按照MEL進行保留，APU電源和地面外電源只要其中一個可以給飛機電網(wǎng)供電，再提供地面輔助氣源，就可以正常啟動發(fā)動機。在保證航班安全和適航的前提下，最大限度減少延誤，以保障航空公司的社會和經(jīng)濟效益。

結(jié)語

GAPCU作為A320系列飛機電源系統(tǒng)的重要部件，是同時控制APU電源和地面外電源供電的核心組件，但其供電邏輯和控制功能上的設計缺陷會影響飛機在地面和空中不同狀態(tài)下的供電穩(wěn)定性，特別是在外部電源和APU發(fā)電機同時接入的情況下。APU電源或地面外電源連接飛機電網(wǎng)失敗，有多種故障可能。過站時，及時檢查相關(guān)電源部件，判斷故障，進行故障隔離，按MEL條目進行保留。航后排故時，根據(jù)TSM手冊、ASM手冊和AWM手冊進行故障部件的確認，根據(jù)AMM手冊進行故障件的更換與測試。排故時，以GAPCU作為控制中心進行分析，對供電電源的控制、指示、信號的輸入輸出，作動部件逐次判斷分析，結(jié)合量線工作，排除故障。希望通過本文的探討，能對GAPCU及相關(guān)部件的故障處理有所幫助。

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作者簡介：伏建飛（1980—"），男，漢族，江蘇人，北京飛機維修工程有限公司上海分公司排故工程師，研究方向：空客A330、A320航空器維修。