通航飛機發電機電壓故障處理研究

杜濤

摘 要：用于通航飛機飛行過程中通信，導航和照明等眾多領域的發電機的正常工作在保障飛機飛行安全方面具有十分重要的意義。文章對通航飛機發電機的結構和工作原理進行了介紹，在此基礎上對常見的引起電壓故障的原因進行了分析，并提出了相應的解決方案，在指導通航飛機發電機電壓故障排除方面具有一定的參考價值。

關鍵詞：通航飛機；交流-直流發電機；電壓故障

中圖分類號：TP15 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0193-02

1 概述

CESSNA 172型飛機和PA-44-180型飛機是典型的、應用最為普遍的通航領域飛機，其電源系統的穩定工作可以提高其出勤率和保障其飛行訓練任務的安全性。通航飛機的電源系統包括主電源（交流-直流發電機）、應急電源以及接線盒和供電網絡等[1]。用于通航飛機上的發電機主要功能是為飛機上的各種電子設備進行供電，或者將電能轉化為熱能進行加熱操作，如對皮托管加溫，還有就是電能和機械能的轉換，帶動起動機和各種型號泵的工作，以及為飛機提供照明服務[2，3]。這種發電機對飛機的通訊，導航，照明燈都具有重要的意義，如果在發電機工作時發生電壓故障會對飛機的飛行安全造成嚴重的影響，釀成不可挽回的重大飛行事故。因此通航飛機發電機電壓故障的檢測和排除在飛機的日常維護工作中意義重大。本文對通航飛機發電機結構和工作原理進行了闡述，在此基礎上對幾種常見的電壓故障進行了分析并對提出了相應的故障排除解決方案，為保障通航飛機發電機的正常工作，解決電壓故障提供了指導參考。

2 通航飛機發電機結構及工作原理

圖1所示為通航飛機發電機結構示意圖，主要包括：主發電機和勵磁機，如圖1所示，并且主發電機的勵磁繞組和勵磁機的電樞繞組通過旋轉整流器連接，當勵磁機的電樞繞組產生感應電動勢時，這時通過整流橋給主發電機的勵磁繞組供電。在交流勵磁能力小于直流勵磁能力，將切換成直流勵磁，通過二極管整流后，使得勵磁機的勵磁電流能從交流電轉換成直流電，是一個可實現的平滑過渡過程。目前CESSNA172型通航飛機主要采用一種9910591-11型電機，主要參數為28V直流，60A額定電流，這種發電機的轉子上裝有勵磁線圈，電刷和滑環將勵磁電流加載與線圈上，磁場處于不停旋轉的狀態，電樞線圈以三項星型的方式連接，位于定子上交流可以通過二極管（6只）被整流成直流電，之后輸出。

3 通航飛機發電機常見電壓故障分析及處理方法

3.1 碳刷問題導致的電壓故障

發電機中碳刷的作用是將位于勵磁線圈上的導電環連接起來，而發電機在工作時以較高的轉速不斷旋轉，勵磁線圈起到轉子的作用，此時，碳刷與位于勵磁線圈上的導電環摩擦劇烈，所以會導致電壓故障的產生。針對這種故障形式的處理方法見圖2。

3.2 ACU問題導致的電壓故障

發電機控制組件ACU安裝在飛機電源接線盒內，電源接線盒（J-BOX）安裝在發動機艙防火墻的左側。發電機控制組件的功能包括了電壓的自動調節、過壓保護、低壓警告、反流割斷等控制和保護功能，飛機正常發電時，自動控制電壓的大小保持在規定的范圍內，所以當飛機供給的電壓過高或過低時，可以采取更換新的ACU來排除電壓故障。

3.3 線路短路問題導致的電壓故障

線路短路將導致發電機保護裝置作動，使發電機發電失效，針對問題應進行相應的線路檢查。檢查發電機B導線是否短路接地，查找場效導線和發電機B導線之間是否短路，根據需要修理或更換。檢查發電機和ACU之間的連接線路是否短路接地。斷開PB018接線盒接頭的連接，查找從JB018插口C到發電機繼電器和ACU的紅線是否短路接地。查找在發電機開關和接線盒之間的發電機開關導線是否短路。針對短路或破損的線路，根據需要進行修理或更換，從而排除電壓故障。

3.4 發電機繼電器問題導致的電壓故障

飛機的發電機繼電器損壞也將影響飛機的供電，一般更換為新件后電壓恢復正常。在地面飛機不開車，將發電機開關打開，對發電機繼電器的兩個大接頭的電瓶電壓進行檢查，如果只有一個大接頭上檢測有電瓶電壓，則更換新的發電機繼電器，電壓故障排除。

3.5 線圈問題導致的電壓故障

位于發電機定子、轉子上的線圈的絕緣性決定了發電機的使用壽命，線圈發生破損后導致絕緣性能下降會對發電機的輸出電壓造成影響。

對于線圈問題導致的電壓故障的處理方法如圖3所示，在進行該類電壓故障的檢修時，應將電阻檢測、肉眼檢測和性能檢測三種檢測方法相結合，當線圈電阻減小、絕緣漆層損壞和性能檢測結果不合格時，需要對絕緣層進行修補。這種修補方法可以修補線圈的絕緣漆層，達到改善線圈絕緣性能的目的。

3.6 電容問題導致的電壓故障

電容在通航飛機發電機中起到濾波的作用，這種電容可以將波動的起伏電流過濾掉，使控制飛機的精密儀表和器械免于波動電流的干擾。當電容受損時會使飛行設備無法正常工作，同時還會使發電機的輸出電壓產生波動。

針對上述問題進行故障檢測，處理方法流程見圖4，在進行電容問題導致的電壓故障檢修時，應當同時進行電容容量和接線片的檢測，前者主要檢測電容的大小變化，后者側重于接線片是否發生腐蝕。當電容大小變化劇烈時必須更換新的電容，而對于接線片發生腐蝕的情況，需要對接線片打磨后涂抹油脂防止其腐蝕。

3.7 軸承問題導致的電壓故障

圖5為軸承問題導致電壓故障的處理方法流程。

軸承是通航飛機發電機的重要組成部分，其作用是減小摩擦和支撐發電機主軸，當軸承發生損毀時轉子和定子會發生掃膛和對地等現象，導致發電機發生損壞，影響電壓的輸出。

4 結束語

綜上所述， 造成通航飛機發電機電壓故障的主要故障區域有發電機內電刷、線圈、電容和軸承等。本文在分析發電機結構和工作原理的基礎上對相應電壓故障的產生原因進行了分析，并提出了對應的解決方案。日常維修對于通航飛機的飛行安全和使用壽命意義重大，故障排除不僅要求工作者能夠遵照維修手冊進行操作，還要求維修者善于總結日常工作中的經驗，提高維修工作的質量和效率。

參考文獻：

[1]董希建.飛機交流發電機控制器的技術研究[D].南京航空航天大學，2008.

[2]Jia Y，Rajashekara K.An Induction Generator based AC/DC Hybrid Electric Power Generation System for More Electric Aircraft[J].IEEE Transactions on Industry Applications，2017，99：1.

[3]劉志敏，李賑，金明智.某型飛機發電機供電系統一起典型故障的分析[J].西安航空學院學報，2014，32（3）：28-30.