系統功能檢測及故障診斷

王芳寧

摘 要：針對飛機總裝配完成后，需進行系統功能試驗和調整。根據系統功能要求，分析規劃系統功能試驗的方法、通用程序來說明試驗的步驟和主要操作，從而擬定切實可行的功能試驗工藝流程、工藝方法，并且在系統功能試驗過程中出現故障時進行故障診斷及處理。

關鍵詞：功能試驗；故障診斷；工藝流程

1 系統功能試驗方法的分類

（1）直接工作法：按系統使用程序使系統工作，直接觀察其工作狀況。其特點是操作簡單，結果直觀。適用于簡單系統。比如：燈光信號、電風扇、電動機構、音響信號等的工作檢查。（2）自檢法：系統內裝有自檢裝置，自動指示系統工作情況，有的還在內部存儲有診斷程序，可自動檢測、隔離、監控和報警故障，提示建議處置方法，其特點是：不需是用外接檢測設備即可方便、迅速地檢查系統工作。是檢測的發展方向。比如：現代電子設備的功能試驗：壓力加油、慣導、大氣機、雷達等。（3）模擬法：用外部信號源產生的光、電、機械等信號模擬系統試驗所需的輸入信號，或用光、電、聲等信號模擬系統的工作。適用于試驗時不宜采用真實的輸入、輸出信號的系統。需外接模擬裝置。比如：用電容器模擬燃油量，以檢查電容式油量表；用指示燈模擬防火系統工作；用外接信號發生器代替地面電臺檢查無線電系統；用地面電源的輸出模擬發電機的輸出檢查電源系統等。（4）測量法：借助量具、測量儀器儀表等設備，把一個被測量與一個充當測量單位的已知量進行比較，以確定該被測量的大小，其結果可以表現為一定的數字，也可以表現為一條曲線，或顯示出某種圖形。其特點是：要外接測量設備，適用于要求進行定量檢測的試驗項目。如：測量電流、電壓、功率、時間、壓力等參數的試驗項目。（5）綜合法：將上述試驗方法中的兩種或兩種以上結合起來進行試驗。其特點是：適用于較復雜、由單一的方法很難得到滿意結果的試驗，要外接設備。如：火控系統、導航系統等的聯試，輸入用模擬法加信號，輸出用測量法測量。

2 系統功能試驗程序和內容的編制

系統功能試驗程序：由于飛機種類繁多，各系統功能試驗的程序皆不相同。下面用功能試驗的程序，僅說明試驗的幾大步驟及主要操作。

（1）主要操作；

（2）檢查飛機及系統；

（3）準備好試驗的條件；

（4）連接好試驗設備、測試儀器；

（5）接通地面電源或氣源或液壓源；

（6）向機上供電或供氣或供壓；

（7）接通系統控制開關；

（8）按技術文件規定程序進行；

（9）記錄測試數據；

（10）斷開系統控制開關；

（11）斷開機上電源或氣源或液壓源；

（12）斷開地面電源或氣源或液壓源；

（13）斷開試驗設備、測試儀器、系統恢復；

（14）整理試驗記錄、交檢。

程序如下：

確定功能試驗內容的原則：由于飛機裝配后期進度緊、工時價格高等特點，又要盡量少占用系統的使用壽命，因此，在確定功能試驗內容時，要在確保能全面反映系統的功能和使用情況的條件下，遵循以下原則：除了對只能在飛機上進行測試的項目安排定量檢測外，一般以定性檢查為主；盡量簡化操作，盡量不用或少用外接測試儀器或設備，尤其是精密、復雜的儀器設備。在新機研制階段，這些原則會有所修正，試驗內容和試驗的復雜程度都會增加。

擬定功能試驗工藝流程的主要方面：編制功能試驗工藝流程要達到的目標是；提高試驗結果的可靠形和縮短試驗時間。這兩點是互相矛盾的，最佳的工藝流程設計就是解決這個矛盾。為此，要充分注意系統設計和工藝性審查過程中存在的問題。

3 功能試驗的故障診斷

故障診斷是功能試驗的關鍵環節。故障形式多種多樣，故障診斷和排除也沒有一成不變的模式，通常采用替換法和尋找法。

替換法：當系統出現故障時，從故障現象分析，運用積累的經驗，先區分故障是出自飛機線路、管路或是設備。在通電試驗時，產生故障的一個常見原因是電線和接插件的接觸不良，對此可檢查接插件并重新可靠對接，或對電線進行測量等方法加以判別。若線路好，則可能是設備故障。檢查發生故障的組件，用另一個合格的組件去替換它。若故障消失，則可判定故障出自此組件，機上可串用合格件，繼續進行試驗，而將故障件退至試驗室做進一步分析診斷。若故障未消失，繼續分析并替換可疑的組件，直至找到故障為止。這種排除故障的方法簡便、直觀，應用得最多。此法適用于診斷那些易于拆卸的故障源。運用此方法應注意以下幾個方面：對故障的分析判斷力求準確，以減少不必要的拆卸工作。當分析故障可能出自兩個以上的組件時，應按先易后難的原則，從便于拆裝的組件開始逐個替換，直到確定故障所在。用來替換故障件的組件必須是合格件，以免發生錯誤診斷。

尋找法：在無可替換件或拆裝可疑件很困難時，必須在飛機上查找和判斷系統故障。故障診斷雖有不同的方法，但可歸納成四個基本環節，如下：信號檢測→信號處理→故障識別→故障排除方案制定。

信號檢測是指采集和測量故障信號，主要有兩種類型：主動設備產生的信號，設備本身能產生故障信號。其檢測方法是用一定的方法檢測其本身的特征參數信號，如電壓、電流、轉速、壓力、振動、音響、畫面等，適用于本身帶有自檢裝置的設備；被動設備產生的信號，設備本身不能產生故障信號，其檢測方法是從外部加進某種信號，如電脈沖、機械沖擊、光信號等，然后檢測其響應，以此來模擬故障信號，適用于用模擬法試驗的設備。

信號處理是為了排除噪聲等干擾信號，以便更有效地識別故障信號。一般來說，故障信號是相當微弱的，因而信號處理是至關重要的。在系統功能試驗中，信號處理是由采用的檢測設備來實現的。

故障識別是從檢測到故障信號中判斷故障的原因和部位。通常有兩種判斷法：推理法（也稱為決定輪法），按設備或系統的構造原理，從理論上或試驗上分析故障信號與故障原因的關系。比如：從干擾信號的頻率來推斷干擾源。經驗法（也稱為概率論法），利用過去積累的經驗和數據，以概率論為基礎推算出最可能出現故障的原因。比如：將檢測到的異常壓力值與經驗積累的有故障時的壓力值對比，推出液壓系統可能產生故障部位；從電氣、電子設備通電時總電流的大小來推算出故障的可能部位。

故障排除方案在故障識別后即可著手制定。在系統功能試驗中，最常用的排除故障方案是替換法。除整機替換外，還可用合格的備件替換組件、線路插接板甚至元器件，將更換下的故障件返回承制廠修理。有時也在飛機上進行修理，這主要適用于較簡單或不能分解的部分，如：管路和非精密液壓附件受污染或堵塞的清洗，電路插接件頂彎后的校直，導線損傷的處理或壓接等。

4 系統功能試驗的條件和注意事項

系統功能試驗是一項十分復雜的工作，試驗之前的各項準備工作十分重要。在準備就緒、各種條件成熟后，才能順利開始試驗。

進行試驗的飛機應具備的條件：飛機上的安裝工作結束，尤其是鉚接、電線收頭、接線等工作必須結束；全機也已經過清潔和多余物清理。待測試系統安裝完整、正確，裝機系統或設備經裝機前校驗合格或有合格證；飛機電源系統、饋線，線路連接正確，經導通及絕緣電阻檢查合格，負線接地、設備搭接良好，電源系統經通電試驗合格。飛機液壓源、氣源及管路，管路連接正確、完整；管路經氣密、耐壓檢查合格；系統污染物度檢查合格。其他更具體的條件按各系統功能試驗準備的要求進行。

進行試驗時應具備的地面條件：廠房條件、試驗設備和工藝準備、其它條件。

廠房條件：常用的地面電源有直流24伏、27伏，交流中頻電源有36伏400Hz、115伏400Hz，交流工頻：220伏50Hz、380伏50Hz、110伏60Hz。常用的地面氣源有工業用壓縮空氣、壓縮空氣、氮氣，工業用壓縮空氣用于風動工具、需供氣量大的系統（如燃油、環控）氣密試驗，其實施方式為工廠集中供氣、空氣壓縮機；按需可調的壓縮空氣用于飛機系統、需供氣量小的系統（如雷達、冷氣）氣密試驗，其實施方式為瓶裝高壓冷氣。按需可調的氨氣用于飛機系統、氧氣系統試驗，其實施方式為瓶裝氮氣。

試驗設備和工藝準備：所需試驗設備的項目列舉在各系統功能試驗的條款中。在選擇和設計專用試驗設備時，應注意以下通用要求：（1）試驗設備的接入不能影響被測系統的操作和正常工作，不能對系統產生電磁干擾。（2）試驗設備出現故障時不能損壞被測系統，不能使被測系統出現虛假故障指示。（3）試驗設備的技術指標應與被測系統相匹配，即不能低于系統要求，也不應提得過高。（4）試驗設備的油液污染度應低于被測系統的要求。（5）試驗設備應能產生所需的各種模擬信號和設置必要的指示設備。（6）試驗設備應輕便、牢固、工作穩定、操作方便。（7）試驗設備的電源、液源或氣源應與廠房的相適應。

在功能試驗時，還要用到一些工藝裝備，如飛機液壓千斤頂、工作梯、托架等，需根據不同的情況選用。

其它條件：（1）必須準備足夠的飛機防護設備，如保護托架，以及防護飛機表面被損傷的墊子等。（2）通電時，特別是第一次給飛機供電時，一定要注意防火，要準備足夠的滅火瓶。（3）試驗的環境應符合系統試驗對溫度、濕度、電磁環境等的要求。溫度條件：適合的試驗環境溫度為15±3～35±3℃。環境溫度高時，可通風冷卻，并縮短通電試驗時間，延長試驗中間的休息時間。環境溫度低時，可延長系統加溫的時間。濕度條件：適合的試驗環江濕度為不大于85%。如遇陰雨天氣，濕度過高，則應對系統先行通風。電磁環境：試驗現場的電磁干擾，如輸配電的多次諧波、電火化等，應僅可能的弱，以不影響試驗的進行和不干擾測試的結果為準。其它環境條件將視飛機和系統的具體要求而定。（4）應準備好必要的技術文件，主要有：試驗技術條件、生產說明書、試驗工藝規程或裝配指令；系統技術條件、技術說明書、線路圖；選用的儀器、設備的使用資料。

功能試驗的注意事項：在系統功能試驗中，必須遵守各項技術安全規定。除常規的規定外，還要特別注意：（1）向機上供電、供氣、供油之前，應檢查機上相應開關處于斷開或中立位置；（2）在運動部件試驗之前，應檢查其運動的通路上不應有阻擋物。要統一指揮，明確分工，協調動作。（3）在對用電系統的故障診斷過程中，不能在帶電狀態下斷開或接上插接件、打開設備外殼和接線盒盒蓋；（4）對液壓、氣壓系統的故障診斷時，若要分解導管或附件，應先將系統內的壓力放至零，應將液壓油箱增壓壓力放掉。（5）禁止用跳火花的辦法判斷電路有無電壓；（6）必須嚴格按規定的規格更換熔斷器或斷路器；（7）在對有微波輻射的設備通電時，應盡量少接通高壓。必須接上高壓時，應注意輻射區域內不應有和能產生強烈反射的物體；（8）在激光側距等設備通電時，注意保護眼睛。（9）無線電發射部分通電時，不能碰及相應設備的天線，更不允許斷開天線；（10）功能試驗結束后，外接的儀器設備和臨時連接的導管、電線都應拆除，并將系統恢復。其它注意事項，在各系統功能試驗的內容中都有明確要求。

5 結束語

隨著計算機水平的不斷提高，現代飛機制造將越來越趨向先進，數字化、信息化的制造和管理將深入飛機制造的各個環節，系統功能測試也將在可視化的工作平臺中實現，掌握和熟悉系統功能測試的工藝流程、步驟 、基本原則、試驗時所具備的各種條件、注意事項將非常重要，關系著系統功能試驗的順利完成。