飛機(jī)風(fēng)擋加溫系統(tǒng)故障分析與排除

瑚洋 劉義國(guó) 常紅亮

摘要：針對(duì)某型飛機(jī)風(fēng)擋玻璃加溫系統(tǒng)飛行過(guò)程中出現(xiàn)的故障，結(jié)合系統(tǒng)工作原理分析可能引發(fā)故障的原因，并進(jìn)行相應(yīng)的排查工作，最終進(jìn)行了問(wèn)題定位和排故總結(jié)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)擋加溫;故障分析;維修

中圖分類(lèi)號(hào)：V276 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0212-03

0 引言

為了保證飛行員關(guān)鍵視野區(qū)清晰，軍民用飛機(jī)都安裝有風(fēng)擋加溫裝置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)風(fēng)擋加溫系統(tǒng)的故障并不少見(jiàn)，而飛機(jī)風(fēng)擋的結(jié)冰結(jié)霧，對(duì)飛行安全，特別是著陸時(shí)的安全危害很大，甚至?xí)绊戯w行員的判斷和操作，造成嚴(yán)重的飛行事故和安全隱患[1-3]。

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)飛行過(guò)程中，機(jī)組人員報(bào)告右前風(fēng)擋玻璃內(nèi)表面溫度偏低，與左前風(fēng)擋相比差異較大，而CAS（機(jī)組告警系統(tǒng)）上無(wú)相關(guān)告警信息。停機(jī)后地面測(cè)試，左/右前風(fēng)擋內(nèi)表面溫度一致，判斷為偶發(fā)故障再次飛行，該故障重新出現(xiàn)。

2 系統(tǒng)原理

飛機(jī)風(fēng)擋加溫系統(tǒng)由加溫控制器、控制面板、玻璃內(nèi)嵌的加熱元件、Pt1000溫度傳感器以及供電和控制線路組成。系統(tǒng)分為左右兩個(gè)完全相同且獨(dú)立的子系統(tǒng)，分別為相應(yīng)側(cè)的風(fēng)擋玻璃加熱。如圖1所示，駕駛員根據(jù)需求選擇溫控開(kāi)關(guān)的檔位，加熱元件通電后使玻璃溫度升高，從而防止前風(fēng)擋外表面結(jié)冰，并消除前風(fēng)擋、通風(fēng)窗與側(cè)風(fēng)擋內(nèi)表面的水霧。

加溫控制器具有自檢測(cè)功能，用于控制玻璃溫度和系統(tǒng)故障隔離。系統(tǒng)工作過(guò)程中，控制器對(duì)溫度傳感器和加熱元件的工作狀態(tài)持續(xù)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障，即發(fā)送故障信息至CAS。風(fēng)擋具有強(qiáng)、弱兩檔不同的能量調(diào)節(jié)水平，每塊玻璃內(nèi)嵌3個(gè)溫度傳感器，分別用于溫度控制、過(guò)熱監(jiān)控和備份。當(dāng)加溫控制器監(jiān)控到無(wú)輸入電壓、傳感器短路或斷路、風(fēng)擋超溫（≥60℃）、錯(cuò)誤的電流閥值等情況時(shí)會(huì)切斷電源，同時(shí)CAS上會(huì)出現(xiàn)風(fēng)擋加溫失效的故障信息。

3 故障原因分析

通過(guò)對(duì)風(fēng)擋加溫系統(tǒng)的構(gòu)型和原理進(jìn)行分析，造成風(fēng)擋空中“低溫”且CAS（機(jī)組告警系統(tǒng)）無(wú)告警的故障原因有以下幾種，具體分析邏輯框如圖2所示。

4 故障排查

由于該故障在空中發(fā)生，地面測(cè)試時(shí)沒(méi)有復(fù)現(xiàn)，因此不能通過(guò)對(duì)調(diào)左/右加溫控制器來(lái)簡(jiǎn)化排故過(guò)程，需針對(duì)每一項(xiàng)故障原因逐一分析排查。

4.1 溫度傳感器故障

如果右前風(fēng)擋內(nèi)嵌溫度傳感器發(fā)生漂移，但并未達(dá)到超溫告警值60℃，可能導(dǎo)致采集溫度值比實(shí)際溫度值偏高，進(jìn)而導(dǎo)致加溫控制器對(duì)右前風(fēng)擋的實(shí)際控制溫度低于目標(biāo)值32℃，玻璃內(nèi)表面溫度偏低。對(duì)溫度傳感器阻值進(jìn)行測(cè)量，環(huán)境溫度約27℃時(shí)，3個(gè)溫度傳感器的阻值分別為1105Ω（27.0℃）、1108Ω（27.8℃）和1110Ω（28.3℃），結(jié)果均在正常范圍內(nèi)，排除了故障原因A。

4.2 加熱元件故障

玻璃內(nèi)嵌的加熱元件阻值增大會(huì)導(dǎo)致回路電流減小，玻璃加溫功率降低，從而使風(fēng)擋內(nèi)表面溫度低于正常值。對(duì)右前風(fēng)擋加溫元件極間電阻進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果均在合理的范圍內(nèi)，排除了故障原因C。

4.3 加溫控制器故障

（1）如果加溫控制器的溫度采集模塊故障，即控制器采集溫度高于玻璃實(shí)際溫度，且采集點(diǎn)落在在目標(biāo)值與60℃之間，就會(huì)造成風(fēng)擋既不加溫也不報(bào)故。分別在常溫、高溫、低溫、振動(dòng)以及低氣壓等不同環(huán)境條件下，使用標(biāo)準(zhǔn)電阻器模擬溫度傳感器，對(duì)控制器溫度采集模塊進(jìn)行精度測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明控制器采集精度滿(mǎn)足要求。采用目視和電鏡觀察采集電路，未發(fā)現(xiàn)有斷裂、虛焊現(xiàn)象，排除了故障原因D。

（2）針對(duì)控制器加溫控制模塊及CAN通訊模塊故障，開(kāi)展控制器控制功能和告警功能測(cè)試。將風(fēng)擋加溫控制開(kāi)關(guān)分別置于“弱”檔和“強(qiáng)”檔，經(jīng)測(cè)量前風(fēng)擋溫度達(dá)到加溫目標(biāo)值后，控制器無(wú)驅(qū)動(dòng)電流輸出，試驗(yàn)結(jié)果表明控制器控制功能正常。進(jìn)行系統(tǒng)機(jī)上地面功能檢查，斷開(kāi)右風(fēng)擋溫控?cái)嗦菲鳎瑢⒖刂菩o置于“弱”檔，CAS上出現(xiàn) “右前風(fēng)擋加溫失效”、“右通風(fēng)窗加溫失效”和“右側(cè)風(fēng)擋加溫失效”的故障信息，試驗(yàn)結(jié)果表明加溫控制器CAN通訊模塊正常，系統(tǒng)故障可以正常報(bào)出，由此排除故障原因E。

（3）分析系統(tǒng)在地面和空中工作環(huán)境的不同，開(kāi)展系統(tǒng)振動(dòng)功能試驗(yàn)。使用負(fù)載箱代替玻璃，電阻箱模擬玻璃內(nèi)嵌溫度傳感器，試驗(yàn)中調(diào)節(jié)電阻箱阻值，同時(shí)用示波器監(jiān)測(cè)振動(dòng)前和振動(dòng)中的負(fù)載波形。振動(dòng)試驗(yàn)條件按照?qǐng)D3執(zhí)行，試驗(yàn)軸向?yàn)閄、Y、Z三個(gè)軸向，如圖4所示，試驗(yàn)時(shí)間為1h。

振動(dòng)功能試驗(yàn)開(kāi)始之前，示波器監(jiān)測(cè)波形如圖5所示，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到Z方向時(shí)，波形出現(xiàn)變化，如圖6所示。針對(duì)圖5和圖6的波形幅值進(jìn)行電流計(jì)算，在Z方向施加振動(dòng)時(shí)輸出波形幅值減小，加溫電流明顯低于正常值。

將控制器拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)某插座的D針和E針?biāo)蓜?dòng)，一旦控制器振動(dòng)，插針壓線處就會(huì)虛接。根據(jù)加溫控制器的工作原理，如圖7所示，插座的D針和E針?lè)謩e連接前風(fēng)擋玻璃供電的A相和B相，導(dǎo)線虛接將直接導(dǎo)致加溫回路的接觸電阻增大，加溫電流偏小，從而造成玻璃加溫功率不足，內(nèi)表面溫度低。另外，由于故障電流并沒(méi)有低于加溫控制器最低電流告警閾值，因此控制器不輸出故障信息。由此確定加溫控制器內(nèi)部加溫回路故障。

針對(duì)上述故障原因，對(duì)加溫控制器插座的插針重新壓接之后，對(duì)風(fēng)擋加溫系統(tǒng)進(jìn)行常溫和高低溫試驗(yàn)、振動(dòng)功能試驗(yàn)，系統(tǒng)工作正常。更換維修后的加溫控制器，后續(xù)飛行過(guò)程中該故障不再出現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)進(jìn)行以上的故障分析及排查方案的實(shí)施，證明系統(tǒng)故障原因確實(shí)為加溫控制器內(nèi)部加溫回路故障，導(dǎo)致右前風(fēng)擋在空中加溫功率不足，內(nèi)表面溫度偏低。此例故障為某型飛機(jī)試飛過(guò)程中首次發(fā)現(xiàn)的疑難故障，文中結(jié)合系統(tǒng)原理和故障原因邏輯框圖進(jìn)行故障排查，為以后飛機(jī)風(fēng)擋加溫系統(tǒng)的排故提供了思路和經(jīng)驗(yàn)，有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 裘燮綱，韓鳳華.飛機(jī)防冰系統(tǒng).北京：航空專(zhuān)業(yè)教材編審組，1985.

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[3] 馮斌.EMB145風(fēng)擋加溫故障的分析排除[J].江蘇航空，2011（1）：47-48.