某型飛機油量測量系統在線故障定位研究

楊見山 王瑞燕 陳沖 王倩 路英杰

摘要：針對某型飛機油量測量系統故障多發、無BIT設計問題，成立專門課題組進行研究。通過理論研究、電容信號提取、在線測試的電氣接口標準制定、在線測試的電容判定標準制定，解決了油量測量系統故障定位難題。通過內場系統聯合試驗論證和機上實踐，將原故障處理周期從3天降至1.5小時。

關鍵詞：電容；油量；在線；標準

Keywords：capacitance；fuel quantity；online；standard

0 引言

某型飛機油量測量系統沒有BIT自檢測設計，油量傳感器數量多、分布廣，系統故障率較高，加放油、試車、掛副油箱階段多次出現油量指示異常。受油量傳感器數量、分布影響，拆件較為困難，故障定位周期平均在三天以上，經常給飛行和轉場帶來較大壓力。如何在飛機油量傳感器不離機的情況下快速實現油量傳感器在線故障定位成為了一項重要課題。本文通過電氣接口研究、測量參數標準研究，制作相應測試工具和設備，達到快速測試的目的，彌補了該型飛機無BIT的設計缺陷。

1 理論研究

1.1 油量測量理論

該型飛機采用電容式傳感器進行油量測量。用兩個圓筒作為電容的兩個極板，當飛機油位發生變化時，電容的介電發生變化，電容值隨之發生變化，電容的增量反映了油量的變化，為線性電容式傳感器，油量測量原理如圖1所示，可用下列公式表示電容測量原理：

其中，C為電容；ε為電介常數；D為外觀直徑；d為內管直徑；H為傳感器高度；h為油面高度。

1.2 電容信號提取

為了完成在線測試，必須研究電容信號的提取。通過C/V轉換電路將電容信號轉化為電壓信號，再將電壓信號按比例調整至適宜范圍進行識別以提取。

一般，將電容放在反饋端，輸出電壓UO與Cx變化成正比，電容發生變化時，輸出信號隨之發生變化。

由圖2可知，

也可以通過施加振蕩信號來獲得。電容信號轉為數字信號，通過計數、CPU處理、譯碼驅動方式顯示，但設計復雜、成本高。這里使用電容提取轉換電壓方式來實現。

2 系統測試

2.1 測試接線標準制定

飛機線路和部附件測試沒有現成對應關系，需要在線測試飛機電氣接口關系，根據線路接口關系、部件接口定義和電容信號提取原理，制定線路接線標準，然后通過電路信號切換（如波段開關等）來更換待測部件，防止誤操作損壞油量傳感器。

2.2 測試驗證

有了接線關系、測試電路后，為了保證測試質量和研究的嚴謹性，先通過試驗臺進行系統聯合調試，驗證線路切換、測試接口關系，從而驗證地面測試的可行性。對表1所列接口關系進行反復試驗，結果表明接線關系可以滿足飛機在線測試要求，隨后的機上試驗也驗證了上述接線關系可行。

3 建立在線測試標準及故障定位

3.1 在線合格判定依據

1）傳感器增倍關系

飛機往往在加油狀態下才出現油量測量異常。當前傳感器的驗收標準只有空油狀態下的電容標準，即使有檢測手段也難以判斷傳感器、線路的狀態。因此，確定滿油或剩油狀態下的電容標準尤為重要。故障模擬分析和系統調試研究結果表明，滿油時電容值和起始空油時電容值有增倍關系，即油量與電容值成線性關系。例如，飛機加滿油后1號傳感器的電容值為234pF，是起始空油時電容值117pF的兩倍。根據試驗論證和理論計算，制定了在線測試空油、滿油電容值標準（見表2），為飛機線路測量、油量傳感器狀態判定提供了依據。

2）電容與油量折算

目前尚無資料和標準對油量和電容關系進行說明。傳感器測試測的是電容，飛機顯示的是油量值，沒有直觀對比性，不利于判斷故障油量傳感器的型號、數量。對某型飛機資料進行分析，得出其油量關系大概為3.3～3.8kg/Pf；運用電容線性理論，對該型飛機總油量與總電容增量數據進行分析，電容與油量折算關系約3.2kg/pF（總油量1277kg/總電容增量398.5pF=3.2kg/pF），此數值與多次試驗模擬數據相吻合。

掌握了電容與油量的折算關系，就有利于地勤人員判斷傳感器故障數量、故障部位，可縮短故障定位周期。

3.2 故障定位及方法推廣

為了縮短故障定位時間，使檢測方法簡單化，設計了測試方法，制定了在線測試的電氣接口標準以及電容油量的判定標準，通過內場試驗論證、機上故障定位實踐操作，證明該方法簡單、省時、有效。即使是不熟悉產品和測試設備原理的操作人員，也可以獨立對飛機進行在線測試、故障定位。經過對比，未采用該測試技術之前，該型飛機故障定位與排除大約需要3天，采用該技術后僅需1.5小時。該方法可以彌補該型飛機油量測量系統無BIT自檢測的缺陷，縮短了工廠和部隊的維護、排故周期。

該測試標準和方法在其他兩型飛機上也得到了應用，同樣提高了故障的定位效率。

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