某型飛機燃油耗量系統故障分析與排除

胡雪松 蘇鵬 張新陽

摘要：某型飛機燃油系統主要用來測量在飛行過程中飛機剩余油量，對完成飛行任務和保證飛行安全有著十分重要的意義。本文主要結合實際產品修理過程中遇到的故障，通過分析XX飛機燃油系統耗量系統的原理，梳理故障現象，對比故障信號，確定故障點，最終給出排除方法，并結合自己的分析，針對產品的質量提高提出見解，對產品設計的改進提出想法，對實際排故工作具有一定借鑒作用和實用價值。

關鍵詞：燃油系統;常見故障;分析;排除;總結

1系統概述及工作原理

某型飛機系統由油量（T）表和耗量（P）表兩個柱形指示器及相應的傳感器完成對飛機油量的測量和指示，油量表用于測量飛機2號油箱和4號油箱的油量，耗量表用于測量飛機總的剩余油量。 ?該系統依據飛機加油和耗油的需要，可產生相應的控制信號。提供油箱耗盡信息、剩油1500Kg、600Kg警告信號。并向飛參、屏幕顯示、綜合導航、應答機和極限系統發送相關信息。該系統主要由油量表、耗量表和自動控制三個功能部分組成。具體系統方框圖見圖1：

油量表部分原理為：油量表部分主要由油量傳感器、溫度傳感器、控制盒和指示器組成。當油箱中的油面高度變化時，電容傳感器的電容量改變，控制盒中的電橋輸出不平衡信號，經功率放大器УМ放大，驅動電機ДМ-0.1工作，并帶動平衡電位計電刷和刻度標記Т一起移動，直到使電橋達到新的平衡狀態，這時電動機停止工作，標記Т指示出2號和4號油箱的油量。

耗量系統的原理為：耗量表部分用于測量總燃油量，包括測量燃油耗量的兩個管路。耗量表部分由兩個耗量傳感器，兩個溫度受感器、安裝支架、耗量部件、控制盒和指示組成。

總耗量的測量原理是燃油沖擊葉輪而使葉輪轉動，經過傳動機構，帶動鐵心旋轉，所以在線圈上產生感應電勢。燃油流量越大，葉輪轉速越快，則產生交感電勢的頻率越高。該交變信號送入總耗量部件中，經過加工處理后變為與輸入信號同頻率的脈沖信號。模數轉換器按每流過640Kg燃油產生修正脈沖，脈沖數正比于燃油密度與設計密度之差，由電氣機械加法器—步進電動機對脈沖進行總計，驅動刻度盤上標志P，相對當前的油量減少其指示值當有燃油流過時，該脈沖信號使耗量表指示器中的步進電機工作，帶動活動刻度盤和活動標記上下移動，從而指示出總油量的數值。

自動控制部分原理為：自動控制部分由于發生和發出加油或耗油的控制信號，輸送給電磁活門、加油開關和加油控制盒，并向油量耗量表提供各油箱耗完信息及剩油1500kg和剩油600kg警告信號，還向記錄裝置、發動機自動起動裝置、機載檢測和警告綜合系統、語音報警裝置和飛行參數記錄系統輸出信號。

2故障分析及排除

2.1 耗量指示部分不工作

2.1.1 故障現象

燃油油量耗量表系統試驗“耗量表的手動校準”時，指示器耗量部分（Р表）靜止不動，指示器內部聲響不連貫;試驗“耗量測量部分的工作性能”的“工作性能自檢”和“模擬器檢查”，指示器耗量部分下降均頓挫，與輸入脈沖不相關。

2.1.2故障分析

耗量表測試原理是累計傳感器發出的脈沖，該脈沖頻率與設計密度為0.7g/cm2的燃油瞬時消耗成正比，檢查控制盒通過模擬—數字轉換器將溫度傳感器和燃油牌號給定器信號疊加后形成密度修正脈沖。總耗量部件通過電氣機械加法器對對脈沖進行總計，分成相位不同的四路步進電機脈沖信號輸出給指示器耗量部分的步進電動機，驅動刻度盤上標志P，相對當前的油量減少其指示值。

燃油系統可通過檢查控制盒發出手動校準信號，手動調整指示器耗量表部分向上、向下移動（即“耗量表的手動校準”）;也可發出工作性能自檢脈沖，經總耗量部件處理后相應減少指示器指示值（即“耗量測量部分的工作性能”的“工作性能自檢”）。

機載設備大修檢查過程中，通過檢查“耗量表的手動校準”、“耗量測量部分的工作性能”的“工作性能自檢”和“模擬器檢查”（即用檢測設備模擬脈沖相應減少指示器指示值）兩項檢查來判斷燃油系統對耗量脈沖的處理電路功能無問題。測試耗量測量部分的工作性能，手動模式驅動及設備模擬耗量傳感器信號指示器時耗量部分下降均有頓挫，其原因應為總耗量部件輸出的電機控制脈沖信號錯誤。電機控制脈沖信號共四相，分別在四個相位輪流利用脈沖為電機供電，其形成過程為：模擬耗量信號經У2板加法器、JK觸發器等器件處理后形成4個相位不同的脈沖信號，經У5板信號放大后輸出給指示器耗量部分的步進電動機，應分析4個相位脈沖信號狀態。

У2板信號由27（相位Ⅱ）、28（相位Ⅳ）、29（相位Ⅲ）、30（相位Ⅰ）接線柱輸出至У5板11（相位Ⅰ）、12（相位Ⅱ）、13（相位Ⅲ）、14（相位Ⅳ）接線柱，經NPN型三極管兩級放大之后由6（相位Ⅳ）、7（相位Ⅱ）、8（相位Ⅲ）、9（相位Ⅰ）四個接線柱輸出。

設備輸入5.5Hz的模擬耗量信號時，正確的電機控制脈沖信號應為0.7Hz/17V的方波信號。

檢測故障件У5板6、7、9接線柱信號均與正確信號相符，8接線柱信號為+24V高電平直流信號。判斷相位Ⅲ電機控制脈沖信號故障，相位Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ電機控制脈沖信號正確。

斷開У5板12、13接線柱連接導線（即斷開相位Ⅱ、Ⅲ后續放大電路），檢測У2板27（相位Ⅱ）、29（相位Ⅲ）接線柱輸出為0.7Hz/9V方波信號，證明У2板完好，У5板第三相脈沖信號的放大電路故障。У5板第三相脈沖信號的放大電路圖如圖2。目視檢查印制板無開裂、剝離現象，判斷為D1（1HT251A三極管陣列）故障。

2.1.3故障排除

更換V11（三極管）后，故障排除。檢測“耗量表的手動校準”、“耗量測量部分的工作性能”均合格。

2.2 低溫工作狀態下向БЦВМ、КЗА系統發送電壓低

2.2.1故障現象

燃油油量耗量表系統試驗“信息向交連系統的發送”項目時發現，燃油耗量部分指示值為“12000kg”時，向БЦВМ系統發送的電壓信號РsБЦВМ=4.98V[標準電壓應為（8.24±0.82）V];向КЗА系統發送的電壓信號РsКЗА=4.97V[標準電壓應為（8.24±0.82）V];燃油耗量部分指示值下降時，向БЦВМ、КЗА系統發送電壓成比例減小。進一步檢查由總耗量部件發出的基準電壓為5.2V[標準電壓應為（8.5±0.85）V]。

2.2.2故障分析

燃油油量耗量表系統向БЦВМ、КЗА系統輸出的總油量線性電壓采集自指示器中R2-3電位計。由總耗量部件輸出的控制脈沖加至指示器的УУДШ步進電機控制器，控制步進電機ДШ工作，驅動標志P相對指示器表盤移動并帶動電位計電刷R2-1、R2-2、R2-3、R2-4移動，以指示當時的實際油量。由總耗量部件輸出的標準電壓8.5V加至滑動變阻器R2-3固定端，滑動端輸出不同油量對應的總油量線性電壓信號。

8.5V標準電壓由總耗量部件中У3電源板輸出。機上電壓115V、400Hz加在變壓器ТР1、ТР2初級繞組，兩個次級繞組分別輸出20V、400Hz，24V、400Hz電壓加載到整流電橋ВМ1-ВМ上，電橋ВМ1-ВМ輸出的整流電壓經電容濾波分別加載到4個К142ЕН1А穩壓器上，再經滑動變阻器調節和電容濾波，分別輸出15V、-15V、24V、5V、8.5V穩定電壓，作為電子組件的電源。

由“燃油耗量部分指示值下降時，向БЦВМ、КЗА系統發送電壓成比例減小”判斷總耗量部件輸出的控制脈沖、К指示器指示、電位計無故障。由“總耗量部件發出的基準電壓小”確定總耗量部件У3電源板低溫故障。

У3板信號由1（24V、400Hz）、2（24V、400Hz）、5（10V、400Hz）、13（10V、400Hz）、10（20V、400Hz）、15（20V、400Hz）接線柱輸入，由3腳輸出8.5V信號。

檢測故障件У3板低溫工作狀態下1、2、5、13、10、15接線柱輸入信號與常溫一致。

檢測故障件У3板低溫工作狀態下3接線柱輸出基準電壓低溫時為5.2V，低于常溫8.2V。通電后此電壓逐漸上升，約30min后升高至8.2V，達到合格狀態。其故障模式與常見的К50型電容低溫故障現象極其相似。

常溫通電測試У3板3個并聯的“К50-29-63В-100МКФ”電容兩端電壓為8.2V。

目視檢查印制板無開裂、剝離現象，各元器件外觀完好，推測3個并聯的“К50-29-63В-100МКФ”電容低溫性能下降導致БРС6-4總耗量部件輸出基準電壓小。

2.2.3故障定位與驗證

更換“К50-29В-63В-100МКФ+50-20%”后，故障存在。

更換“К50-29В-100В-100МКФ-20+50%”后，故障排除。檢測低溫工作時“信息向交連系統的發送”合格。

更換“К52-1Б-63В-100МКФ±10%”后，故障排除。檢測低溫工作時“信息向交連系統的發送”合格。

更換“CAK35H-3-63V-100μF-K”后，故障排除。檢測低溫工作時“信息向交連系統的發送”合格。

2.2.4 維修建議

根據產品狀態統計得出總耗量部件生產廠家2000年進行了設計改變，以2000年為限出現兩個設計版本，且兩個版本差異較大。2000年以前版本總耗量部件У3板使用電容為К50型，由于設計缺陷低溫性能差，在修理過程中出現本文第三章所述故障幾率達100%，出現本文第四張所述故障幾率達42.8%;2000年以后版本總耗量部件У3板使用電容為К52型，目前低溫性能較好。在維修過程建議：

1.У3板“К50-29-63В-100МКФ”電容在修理過程中使用“К52-1Б-63В-100МКФ±10%”電容或“CAK35H-3-63V-100μF-K”電容代替，在產品翻修時固定更換。

2.У3板“К50-29-25В-470МКФ”電容和“К50-29-16В-220МКФ” 在產品翻修時固定更換。

3 總結

本文列舉了燃油系統油量部分和耗量部分的常見故障，通過對產品機理的深度剖析，結合相應的電路基礎對產品進行故障定位，排故過程可為類似故障的分析、定位、修理提供參考。

參考文獻

[1] 《XX燃油油量耗量表系統電路圖》

[2] 《XX燃油油量-耗量表系統技術使用指南》

[3] 《燃油系統地勤實用手冊》