某型直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)速告警系統(tǒng)故障機(jī)理與對(duì)策

郭傳友 孫偉 謝琴

（陜西榆林中國(guó)人民解放軍32207 部隊(duì) 陜西省榆林市 719000）

旋翼是直升機(jī)核心動(dòng)力部件，其工作可靠性，直接關(guān)系到直升機(jī)的飛行安全。某型直升機(jī)在空中飛行過(guò)程中，出現(xiàn)連續(xù)的語(yǔ)音告警和“旋翼轉(zhuǎn)速高”告警燈告警。經(jīng)分析原理、研究信號(hào)線路的走向，確認(rèn)為旋翼轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)故障。旋翼轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全級(jí)別較高，空中報(bào)警信號(hào)會(huì)對(duì)飛行員操縱直升機(jī)造成干擾，直接影響直升機(jī)飛行安全。

1 故障現(xiàn)象

某部在進(jìn)行某型直升機(jī)本場(chǎng)晝間飛行訓(xùn)練時(shí)，起飛大約30 分鐘后，“旋翼轉(zhuǎn)速高”警告燈燃亮，并在綜合顯示器故障清單中出現(xiàn)“旋翼轉(zhuǎn)速高”告警故障，同時(shí)在耳機(jī)中伴有三聲“旋翼轉(zhuǎn)速高”語(yǔ)音告警。在該直升機(jī)返航后，在未關(guān)車的狀態(tài)下，觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)告警燈盒上“旋翼轉(zhuǎn)速高”告警燈一直燃亮，但觀察旋翼轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速指示正常，綜合顯示器發(fā)參畫(huà)面Nr 指示正常。

2 機(jī)理分析

2.1 主要思路

“旋翼轉(zhuǎn)速高/低”警告燈亮故障分析邏輯圖如圖1所示。

2.2 工作原理

2.2.1 旋翼轉(zhuǎn)速表工作原理

旋翼轉(zhuǎn)速的監(jiān)測(cè)有兩套系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)傳感器一般分為發(fā)電機(jī)式傳感器、磁傳感器和其他傳感器。一是在主減上的轉(zhuǎn)速傳感器，它被同時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速表發(fā)電機(jī)和右液壓泵的雙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào)，并與轉(zhuǎn)速成正比。該電信號(hào)輸出給指示器的同步電機(jī)并帶動(dòng)指針指示出旋翼轉(zhuǎn)速，提供給旋翼轉(zhuǎn)速表。二是旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器，該傳感器通過(guò)綜合音頻處理器將旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器的頻率信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)功率告警電路提供的接地信號(hào)變換處理后，向機(jī)通輸出音頻告警信號(hào)，并向警告燈盒和飛參輸出接地告警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)告警控制盒和發(fā)參采集器在綜合顯示器上顯示旋翼轉(zhuǎn)速。

系統(tǒng)性能指標(biāo)：

（1）指示范圍：0～450r/min，每小格10r/min；每大格50r/min，并標(biāo)一數(shù)字。

（2）弧段：紅色刻度線：320r/min 和395r/min。

綠弧：345～360r/min。

黃弧：320～345r/min，360～395r/min。

（3）指示精度（常溫下）：

340～370 r/min 為±3r/min；

50～340 r/min 和370～450r/min 為±5r/min。

系統(tǒng)的使用與維護(hù)：系統(tǒng)不需外接電源，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)車后轉(zhuǎn)速傳感器受主減速器驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)，產(chǎn)生三相交流電信號(hào)驅(qū)動(dòng)指示器的同步電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)指針指示出旋翼轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速表在不大于40r/min時(shí)進(jìn)入同步狀態(tài)。

圖1：“旋翼轉(zhuǎn)速高/低”警告燈亮故障分析邏輯圖

2.2.2 飛行參數(shù)采集器工作原理

飛行參數(shù)采集器采集來(lái)自機(jī)上的模擬量、離散量、ARINC429總線、RS-422A 總線等信號(hào)，同時(shí)通過(guò)總線將處理后的數(shù)據(jù)送飛行參數(shù)記錄器進(jìn)行記錄。記錄數(shù)據(jù)通過(guò)飛行參數(shù)采集器維護(hù)接口輸出至飛參外場(chǎng)維護(hù)設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)卸載、譯碼、還原和分析。

飛行參數(shù)記錄器接收來(lái)自飛行參數(shù)采集器的數(shù)據(jù)，并將其記錄在固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)上，其記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后可用于事故分析等用途。為保護(hù)飛機(jī)失事后綜合記錄的數(shù)據(jù)，其防護(hù)殼體由多層防護(hù)層組成，最外層為鋼殼體，用以承受機(jī)械破壞，其墜毀幸存性符合TS0C123a、S0-C124a 標(biāo)準(zhǔn)，具有抗墜毀性能。

飛行參數(shù)記錄器帶有水下定位信標(biāo)，安裝在飛行參數(shù)記錄器防護(hù)殼體的蓋板上，通過(guò)信標(biāo)安裝座與防護(hù)殼體之間鋼性連接。水下定位信標(biāo)是一個(gè)電池供電裝置，在水下通過(guò)水敏開(kāi)關(guān)生效，發(fā)射出脈沖音頻信號(hào)。當(dāng)水下定位信標(biāo)墜入水中（如海水、湖水等），由于水是良好的導(dǎo)體，信標(biāo)的電源自動(dòng)接通，發(fā)出音頻信號(hào)，穿過(guò)水平面向空中傳播。水下定位信標(biāo)可連續(xù)發(fā)射30 天。探測(cè)水下定位信標(biāo)需要專用設(shè)備。

2.2.3 綜合音頻處理器工作原理

音頻處理器(The audio processo)：又稱為數(shù)字處理器，是對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理裝置，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)普遍是由輸入部分和輸出部分組成。它內(nèi)部的功能齊全，有些帶有可拖拽編程的處理模塊，可以由用戶自由搭建系統(tǒng)組成。

音頻處理器的功能特點(diǎn)：音頻處理器集成了音頻處理功能和現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)功能，它其實(shí)是一臺(tái)和其他音頻處理很相似的多功能的綜合音頻處理設(shè)備。

綜合音頻處理器是直升機(jī)的配套成品，該產(chǎn)品是基于硬件設(shè)計(jì)完全一致的A、B 通道構(gòu)成雙余度熱備份系統(tǒng)，兩個(gè)通道同時(shí)對(duì)旋翼轉(zhuǎn)速信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)功率告警信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)處理，其中旋翼轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速不正常時(shí)，輸出一路單響信號(hào)和兩路接地告警信號(hào)，所有輸出均接至輸出切換電路，根據(jù)預(yù)先確定的余度控制策略，將其中一路的信號(hào)輸出給機(jī)上機(jī)通、警告控制盒及飛參，實(shí)現(xiàn)旋翼轉(zhuǎn)速故障狀態(tài)的告警。

3 故障分析與排除

由于飛行員的操作問(wèn)題也可能導(dǎo)致系統(tǒng)報(bào)警信息誤報(bào)。一是飛行員過(guò)快提總距，導(dǎo)致直升機(jī)功率過(guò)快提升，旋翼轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)值；二是飛行員誤碰機(jī)上電門，導(dǎo)致“旋翼轉(zhuǎn)速高”開(kāi)關(guān)處于“開(kāi)”的位置。

通過(guò)和飛行員交流，了解到飛行時(shí)沒(méi)有誤碰機(jī)上電門，操作規(guī)范，總距控制到位，沒(méi)有進(jìn)行大機(jī)動(dòng)飛行，功率范圍符合要求。為驗(yàn)證當(dāng)時(shí)的飛行狀態(tài)，我們使用飛行參數(shù)卸載器下載了當(dāng)天約18M的飛行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判。如判讀結(jié)果表明，飛行員操作正確，飛行姿態(tài)良好，沒(méi)有出現(xiàn)旋翼轉(zhuǎn)速過(guò)高的現(xiàn)象，就可由此判定，此次“旋翼轉(zhuǎn)速高”故障燈亮，屬于系統(tǒng)誤判。

根據(jù)以上情況分析，結(jié)合圖1，故障原因可能有如下三點(diǎn)：

（1）旋翼轉(zhuǎn)速告警系統(tǒng)線路故障；

（2）旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器故障；

（3）綜合音頻處理器故障。

首先，對(duì)相關(guān)旋翼轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)告警線路進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)有兩條線路最有可能出現(xiàn)問(wèn)題。一是從旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器到告警控制盒線路斷路，二是從告警控制盒到故障信號(hào)轉(zhuǎn)接模塊線路斷路。分別用數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)試線路導(dǎo)通性，測(cè)試均能通過(guò)，繼續(xù)用萬(wàn)用表測(cè)試各節(jié)點(diǎn)是否與屏蔽線或地端導(dǎo)通，結(jié)果均處于絕緣狀態(tài)。綜上所述，沒(méi)有斷路或者短路的問(wèn)題發(fā)生。

排除了旋翼轉(zhuǎn)速告警線路故障，因?yàn)榘l(fā)參畫(huà)面的Nr 指示都正常，根據(jù)旋翼轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)及告警系統(tǒng)的交聯(lián)關(guān)系，懷疑是旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器出現(xiàn)的故障。因?yàn)樾磙D(zhuǎn)速磁傳感器主要是測(cè)量旋翼轉(zhuǎn)速高/低信號(hào)的部件。旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器測(cè)到的信號(hào)經(jīng)綜合音頻處理器變換處理后向機(jī)通輸出音頻告警信號(hào)，向告警燈盒和飛參輸出接地告警信號(hào)。檢查磁傳感器接線銷A、B 之間內(nèi)阻，電阻值正常；又用直流500V 兆歐表檢查每個(gè)接線銷和殼體間絕緣電阻，電阻值也正常；更換旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器后進(jìn)行通電檢查，告警燈盒上的“旋翼轉(zhuǎn)速高”告警燈還是燃亮，故障沒(méi)有排除，現(xiàn)象仍然存在。

我們短暫陷入瓶頸期，經(jīng)過(guò)與專家和機(jī)組人員反復(fù)論證，最后得出的結(jié)論是旋翼轉(zhuǎn)速信號(hào)沒(méi)有被計(jì)算機(jī)正確處理，導(dǎo)致機(jī)上旋翼轉(zhuǎn)速與實(shí)際旋翼轉(zhuǎn)速存在較大誤差。而最終放大信號(hào)，解算數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換信號(hào)，直至輸出信號(hào)，都與綜合音頻處理器有關(guān)。

旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器測(cè)量的信號(hào)是經(jīng)過(guò)綜合音頻處理器傳送到告警燈盒上的，最后把引起故障的原因鎖定在了綜合音頻處理器。檢查綜合音頻處理器的外觀有無(wú)變形和插頭的連接情況，檢查綜合音頻處理器與轉(zhuǎn)接模塊之間的線路是否正常，確定沒(méi)有問(wèn)題后，把綜合音頻處理器（30W）的電氣插頭斷開(kāi)，而后再一次進(jìn)行地面通電檢查，接通地面電源后，觀察告警燈盒上的“旋翼轉(zhuǎn)速高”告警燈沒(méi)有燃亮，故障現(xiàn)象消失。把綜合音頻處理器的電氣插頭連接后，進(jìn)行地面通電檢查，故障現(xiàn)象又再次出現(xiàn)。為了確認(rèn)是綜合音頻處理器的原因引起的故障現(xiàn)象，又把故障機(jī)的綜合音頻處理器安裝到其他直升機(jī)上，把其他直升機(jī)的綜合音頻處理器安裝在故障機(jī)上進(jìn)行通電檢查，故障機(jī)正常，另一架機(jī)故障出現(xiàn)象出現(xiàn)。由此確定故障是由綜合音頻處理器引起的。更換綜合音頻處理器后，通電檢查故障現(xiàn)象消失。

4 對(duì)策

（1）加強(qiáng)對(duì)旋翼轉(zhuǎn)速告警系統(tǒng)各部件的檢查保養(yǎng)，保持各部件清潔，各插頭、插針無(wú)損壞、銹蝕。

（2）旋翼轉(zhuǎn)速告警系統(tǒng)與各系統(tǒng)之間的交聯(lián)關(guān)系較復(fù)雜，保障人員要結(jié)合工作原理學(xué)懂學(xué)透，才能操作正確，判斷準(zhǔn)確。

（3）在飛行過(guò)程中飛行員要認(rèn)真檢查并甄別旋翼轉(zhuǎn)速的工作情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)，并采取必要的預(yù)防性措施。

（4）加強(qiáng)對(duì)旋翼轉(zhuǎn)速磁傳感器檢查，一是內(nèi)部電阻檢查，用三用表在插座接線銷A、B 之間，測(cè)量傳感器的內(nèi)阻，電阻值應(yīng)在100 ～200Ω 之間，如不滿足要求，則更換傳感器；二是絕緣檢查，用直流500V 兆歐表在每個(gè)接線銷和殼體間檢查絕緣電阻，其值不得小于100MΩ，如不滿足要求，則更換傳感器。

（5）進(jìn)行故障排除是要遵循“由易到難，由簡(jiǎn)到繁，由大到小，由最可能到最不可能”的原則。

（6）加強(qiáng)和飛行員的溝通交流。準(zhǔn)確掌握飛機(jī)情況，特別是故障狀態(tài)下飛行員的操作過(guò)程，這有助于我們更好地解決問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

航空裝備安全問(wèn)題是關(guān)系飛行訓(xùn)練、作戰(zhàn)任務(wù)等工作的基石，也是裝備保障工作的最終目的，在裝備維護(hù)中要對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題嚴(yán)查細(xì)究，理論指導(dǎo)實(shí)踐，提升維護(hù)質(zhì)量。