ZDP-1系列地平儀指示器故障原因研究及解決措施

■ 李波 彭永上/凌云科技集團有限責任公司

作為指示飛機相對真實的地平線姿態角度的儀表,ZDP-1(A)地平儀指示器是飛機姿態系統的重要組成部分。其常見故障有傾斜、俯仰指示誤差大,俯仰、傾斜指示不穩,有抖動現象。

1 原因分析

ZDP-1系列地平儀指示器接收來自垂直陀螺傾斜和俯仰同步器發送的角度信號,經自身的傾斜指示伺服系統和俯仰指示伺服系統指示出相應角度信號,該伺服系統均為同步器傳輸系統[1]。指示系統原理圖如圖1所示。

傾斜指示伺服系統和俯仰指示伺服系統接收垂直陀螺內的同步發送器信號,經處理后指示出陀螺的真實角度。指示伺服系統由同步接收器、放大器、SF-8帶測速發電機的伺服電機、減速器、指示刻度盤等組成。當飛機姿態發生變化時,發送器定子和轉子間有相對轉動而輸出姿態的電信號。由同步器伺服原理可知,上述電信號經放大器放大后,使伺服電動機經減速器帶動接收器轉子同步協調轉動,同時減速器帶動相應的傾斜和俯仰刻度盤轉動,即指示相同的角度。

由此可得,傾斜、俯仰存在的指示誤差主要源自垂直陀螺的傳送誤差、測試設備發出的同步信號誤差和安裝誤差；俯仰、傾斜指示不穩和有抖動現象主要源自放大器機械傳輸部分齒輪等清潔不到位和性能不穩定。

圖1 地平儀指示器指示系統原理圖

2 制定解決措施

排除安裝和產品修理清洗工作中人為因素,針對此故障制定對應措施,如表1所示。

2.1 校準BDP-4地平儀測試設備傳輸誤差

使用標準同步信號收發器對BDP-4地平儀設備進行校準,校準誤差不大于0.1?。發送器（傳感器）校準方法如下：

1）將同步信號收發器的基準電壓REF_H接36VA,REF_C接36VC,激磁信號置于53V。

2） 將BDP-4設備總開關“1”置于“通”。

3） 將同步信號收發器信號接收的X、Y、Z分別接在BDP-4設備指示器插頭的10、11、12上,旋轉發送器（傳感器）“8”,使同步信號收發器顯示的接收信號為0?(或最小角度值),觀察發送器（傳感器）刻度盤是否在0?。如有偏差,取出發送器（傳感器）旋鈕和蓋板,調整刻度盤使其指示為0?,裝上蓋板和旋鈕。

4） 轉動發送器 “8”,分別每10?給定,同步信號收發器信號接收對應角度,經校準后設備誤差均不大于±0.06?。圖2為同步信號收發器接收設備零位角度值。

表1 ZDP-1系列地平儀指示器誤差解決措施

同時,對BDP-4地平儀設備接收器進行校準,誤差不大0.1V。接收器（接受器）校準方法如下：

1） 將同步信號收發器的基準電壓REF_H接36VA,REF_C接36VB,激磁信號置于53V。

2） 將同步信號收發器信號發送的X、Y、Z分別接在BDP-4設備傳感器插頭的27、26、25上,通過同步信號收發器信號發送一個0?值,將交流電壓表接入BDP-4設備自動同步器（自整角機）輸出的兩端,旋轉接收器（接受器）“11”,使交流電壓表顯示接收電壓為0V(或最小電壓值),觀察接收器（接受器）刻度盤是否在0?,如有偏差,取出接收器（接受器）旋鈕和蓋板,調整刻度盤使其指示為0?。調整好后,裝上蓋板和旋鈕。

3） 轉動接收器（接受器）“11”,分別每10?給定,同步信號收發器信號發送對應角度,誤差不大于0.09V。圖3為同步信號收發器發送60?角度校準。

校準后BDP-4地平儀設備的接收和發送誤差均能控制在±0.1?的誤差范圍內。

圖2 同步信號收發器接收設備零位角度值

圖3 同步信號收發器發送60?角度校準

圖4 指示器與全姿態組合陀螺進行配套

2.2 地平儀指示器與全姿態組合陀螺進行配套試驗

地平儀指示器和全姿態組合陀螺修理結束后,進行配套試驗,檢查指示誤差。有誤差時,配套調整消除誤差。圖4為指示器與全姿態組合陀螺進行配套試驗。

2.3 研制FDQ-S地平儀放大器測試設備，增加放大器的檢查

俯仰、傾斜指示不穩,有抖動現象,主要源自指示器內部542B晶體管放大器性能衰減或放大倍數不符合技術指標。研制FDQ-S地平儀放大器測試設備,對晶體管放大器放大倍數、極性、傳輸帶負載擺動性能進行測試,以達到深度修理的程度。

放大倍數測試原理如圖5所示。以校準好的BDP-4地平儀設備為同步器信號發送源,通過R1電阻24.6kΩ、R2調節電阻2kΩ給晶體管放大器發送一個0～1.2V的可調電壓,滿足放大倍數指標測試。

經FDQ-S地平儀放大器測試設備檢測修理后,542B晶體管放大器放大倍數需滿足表2所示要求。如性能不能滿足要求,采用更換性能衰減的功率三極管、調整輸入端電阻等手段使晶體管放大器的放大倍數滿足指標要求。

如圖6所示,為了消除因極性錯誤和傳輸帶負載性能不足造成的擺動現象,將指示器內部的晶體管放大器安裝在FDQ-S地平儀放大器測試設備上,設備內部安裝有一個與ZDP-1系列地平儀指示器同型號的SF-8伺服電機,通過改變同步器信號發送角度使SF-8伺服電機轉動,觀察轉動角度的方向是否正確（發送角度變大,電機順時針旋轉,反之逆時針旋轉）,同時察看電機是否有擺動現象。如果電機轉動方向極性錯誤,則檢查更換的三極管和二極管是否有誤；如果電機有擺動,在滿足放大器放大倍數指標要求的情況下,適當減小放大倍數；如果電機有遲滯,在滿足放大器放大倍數指標要求的情況下,適當增大放大倍數。

滿足極性測試正確的情況下,傳輸帶負載擺動性能測試無擺動才可裝機使用。

3 總結

依據分析和解決措施,對產品校準測試設備的發送器傳輸誤差進行精確校準,在修理中對產品內部放大器的放大倍數、極性測試和傳輸帶負載擺動性能進行測試,并與垂直陀螺進行配套試驗,排除發送誤差。通過以上解決措施,可實現產品的深度修理,大大降低產品傾斜、俯仰指示誤差大和指示不穩、抖動等故障率。

圖5 放大倍數測試原理圖

表2 542B晶體管放大器放大倍數指標

圖6 極性測試及傳輸帶負載擺動性能測試原理圖

[1] ZDP-1A地平儀指示器機載設備維護手冊[Z],2005.