CESSNA 172飛機外接電源故障分析

王首清

摘 要：當飛機停留在地面時，需要對飛機進行維護、加油、裝載貨物、啟動發(fā)動機等作業(yè)時，可以使用APU發(fā)電機、蓄電池、外接電源，為了降低成本，減少對環(huán)境的危害，降本增效，盡量使用地面電源。像CESSNA 172這樣的通航小飛機沒有APU，日常通電維護過程中需要經常使用到外接電源。然而外接電源經常會出現一些故障。本文根據日常維護過程中遇到的問題，結合排故經驗對故障進行分析，提供解決辦法以及使用時的注意事項。

關鍵詞：地面電源;故障分析;CESSNA 172飛機

0 引言

CESSNA 172飛機堅固耐用，性能優(yōu)異，符合民航儀表飛行法規(guī)要求，容易駕駛和維護，起降場地要求不高，購買和使用成本低，全球幾乎都可以看到它的身影。而Cessna 172飛機作為我們學院主要的教練機，機隊規(guī)模大，日利用率高，飛行小時數多。但由于引進時間早，現機隊飛機都基本飛行13000小時左右，飛機老齡化故障率增高。在進行維護排故、軟件更新、輸入飛行計劃等工作時，則需要地面電源來給飛機供電，以及當飛機機載電瓶電壓過低時啟動發(fā)動機也需要由地面電源供電。

1 地面電源簡介

飛機地面電源按類型一般分為車載移動地面電源、靜變式移動電源、固定式地面電源三種類型，按輸出類型可分為交流地面電源、直流地面電源和交直流地面電源。車載移動地面電源安裝在自行式車輛上，使用汽、柴油機帶動發(fā)電機工作，產生需要的電流或電壓，一般用于外場作業(yè)，具有體積大、噪音大、移動迅速等特點;靜變式移動電源使用機庫或廠房的高壓電路進行變壓產生需要的電流或電壓，一般用于室內作業(yè)，具有體積小、噪音小、移動方便等特點;固定式地面電源由大型設備變壓后通過電纜直接敷設至飛機周邊使用，具有無噪音，鏈接便捷等特點，但移動范圍有限。對于某些通航公司由于環(huán)境條件，經濟成本等因素的限制，未選擇上述類型的地面電源，而是將兩個14v大容量的鉛酸電瓶串聯(lián)組成28V電源放在自制推車上，作為地面電源使用。它具有維護簡單、成本低，移動范圍廣、無噪聲等優(yōu)點;但是它續(xù)航時間較短，一般連續(xù)使用三四個小時后就需要充電。

2 電源接口及飛機電源系統(tǒng)介紹

對于交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)地面電源的接口及控制是有所不同的。直流地面電源插座有三個插釘，如圖一所示，兩個大插釘分別為直流電源的“+”，“-”端，另一個細而短的插釘是控制釘，也是直流電源的“+”，主要控制外接電源接觸器的通斷。由于控制插釘比較短，插上電源時，只有插緊后，外電源接觸器才吸合從而外部電源向飛機供電;而拔出時，保證先斷開外電源接觸器，將外部電源從飛機電網中斷開，再脫開插頭之間的連接來防止拔出時產生火花[3]。

交流電源插座有6個插釘，如圖二所示，其中4個大插釘分別為三相四線制電源的ABC三項和零線N。兩個小插釘E、F起控制作用，E、F插釘比主插釘細，而且短很多，只有當插緊后，E、F才能和外部電源插頭形成通路。在外部電源插頭中，E、F是短接的，拔出時，先斷開E、F插釘，保證主插釘拔出時先斷開外部電源，以避免產生火花[3]。

CESSNA 172飛機的電源系統(tǒng)由主電源、輔助/應急電源組成、電源接線盒、供電網絡組成。CESSNA 172R飛機主電源系統(tǒng)使用一個28V直流、額定電流 60A 的交流-直流發(fā)電機作為飛機的主電源，位于發(fā)動機的右前部。輔助/應急電源使用的是一個 24V，12.75AH（5 小時放電速率），12 單元體的鉛酸電瓶作為飛機的輔助/應急電源[2]。電源接線盒（J-BOX）安裝在飛機電瓶上方防火墻上，其內部包括一個發(fā)電機控制組件（ACU），發(fā)電機繼電器，起動機繼電器，電瓶繼電器和外接電源繼電器，以及一個外部電源插座。CESSNA 172 飛機主要使用的是直流電源系統(tǒng)，所以外部電源插座是圖一樣式的插座。

3 故障現象描述及故障原因分析

然而地面電源在日常使用的過程中，總是出現無法接入飛機電網或電壓不穩(wěn)定等故障現象，嚴重影響工作的開展，耽誤飛行任務。仔細分析電源加載失敗的原因主要有以下幾個方面的問題：

3.1 地面電源及電纜插頭故障

長期在特別潮濕的環(huán)境中暴露使用、工作環(huán)境溫度的劇烈變化、地面電源露天的放置以及日常維護保養(yǎng)不到位等都會造成地面電源的損壞，縮短使用壽命。

地面電源電纜插頭由于使用的時間較長，日常維護清潔防腐沒做到位使電纜插頭老化腐蝕，插拔次數過多造成磨損，使用過程中跳火引起的燒蝕等，以及飛機老齡化，飛機自身的接頭處老化、腐蝕、磨損等，造成了電源插頭與飛機插頭之間接觸不良或接觸部分電阻值過大。當正極、負極或控者制插釘之間接觸不良時均不能形成回路而無法向飛機電網供電，或造成接觸部分電阻值過大使得飛機電壓過低和不穩(wěn)定。

3.2 外部電源繼電器故障

CESSNA 172R飛機外部電源繼電器是一個電磁式繼電器，電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁吸力也隨之消失，銜鐵受到彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到在電路中的導通、切斷的目的。對于電磁式的繼電器，其電磁系統(tǒng)的故障主要集中在線圈及動、靜鐵芯部分，線圈故障通常由線圈絕緣損壞;受機械損傷形成匝間短路或接地，由于電源電壓過低，動、靜鐵芯接觸不嚴，使通過線圈電流過大，線圈發(fā)熱以致燒毀。以致線圈產生的磁力過小，無法吸合。觸點系統(tǒng)的故障一般有觸點過熱、磨損、熔焊等類型。引起觸點過熱的原因是容量不夠、觸點壓力不夠、表面氧化或不清潔等;引起磨損加劇的主要原因是觸點容量太小，電弧溫度過高使觸點金屬氧化等;引起觸點熔焊的主要原因是電弧溫度過高，或觸點嚴重跳動等。然而由于插頭接觸問題導致的電壓不穩(wěn)定的現象很容易造成繼電器反復的閉合、斷開，觸電壓力不夠等情況。這將加速繼電器觸點的磨損、過熱、熔焊，從而出現繼電器故障。

4 結語

地面電源在設計時已經對使用過程中可能遇到的惡劣天氣和溫、濕度劇烈變化等進行了考慮，但精心的日常維護與管理可以延長地面電源的使用壽命[1]，減少電源的故障發(fā)生率。在使用地面電源的過程中必須注意以下幾點：

（一）盡量避免電源長期在特別潮濕的環(huán)境中暴露或使用，不使用時應該儲藏在房屋或遮陽棚中。

（二）在地面電源不使用時應及時為蓄電池充電，延長使用壽命的同時使之處于隨時可用狀態(tài)。

（三）保持地面電源插座和外殼清潔，防止異物進入污染插座[1]。

（四）在使用過程中注意對電纜的防護，避免硬物的劃傷或碾壓等。

（五）在將地面電源裝置的接頭接到飛機外接電源插座上前，確定外電源未接通，在脫開地面插頭前必須先關斷電源，避免產生危險的電火花。

參考文獻：

[1]朱新宇，彭衛(wèi)東，何建.民航飛機電氣系統(tǒng).成都：西南交通大學出版社，2010，（4）.

[2]閻成鴻.CESSNA 172型飛機機型培訓教程.航空工業(yè)出版社，2008.

[3]任仁良.渦輪發(fā)動機飛機結構與系統(tǒng)（AV）（下）（第2版）（民用航空器維修基礎系列教材）.清華大學出版社，2017，（4）.