某型直升機空中單發斷電故障分析

■ 王志杰 王炳輝 朱賽賽/江蘇潤揚通用航空有限公司 93066部隊

0 引言

隨著現代航空裝備技術的快速發展，航空器上電氣設備越來越多，集成化程度越來越高，對電源系統的依賴度也在不斷增大。直升機因具有對空域、場地要求低的巨大優勢，近年來在民用航空領域保有量快速攀升。直升機電源系統一般分為交流電源系統和直流電源系統兩類，其中交流電源系統為主要供電系統，由兩個獨立的子系統組成，正常情況下分別為全機交直流負載供電，當一個子系統出現故障時，另一系統可自動并網轉換，繼續為全機負載供電。

1 故障現象

某型直升機在飛行過程中，座艙“左發電機故障告警燈”和“匯流條相連告警燈”突然燃亮，機組人員檢查左發電機電壓、電流均為0，右發電機供電正常，機上設備工作正常，判斷左發電機不發電或未能向左匯流條供電，飛機自動切換為右發電機并網供電模式。按壓左發電機復位開關，供電未恢復，再次按壓復位開關，兩告警燈熄滅，但松開復位開關后，兩告警燈再次燃亮。

判讀該架次飛參數據，出現告警信號前，左右發電機供電正常，左右匯流條電壓一直穩定在（28.6±0.05）V；告警信號出現后，左發電機電壓、電流均為0，左發電機故障指示信號由“0”變為“1”，右發電機自動并網供電，左右匯流條電壓有小幅下降，與空中反映故障現象一致。

2 原因分析

根據飛機故障現象和飛參判讀結果，查閱該型直升機維護手冊、故障分析手冊、電源系統供電原理圖和布線圖冊等維護技術資料，對照分析可能造成左發電機不供電故障的原因有：

1）發電機故障；

2）調節控制保護器故障；

3）發電機激磁控制線路故障；

4）保護線路工作，斷開發電機激磁線路；

5）機上輸電線路短路或斷路故障。

根據故障原因，確定機上排查的重點部位有：發電機及其負極線、轉換接觸器、濾波器、分流器、調節控制保護器、反流保護器、短路保護插件及延時繼電器、二極管插件板、電源控制板以及電源系統線路、交直流負載設備等。

3 故障排查

根據故障現象、可能原因及電源系統工作原理，分別對飛機左右電源系統各機件、線路逐一進行檢查比對。

1）發電機及其負極線：晃動檢查發電機接線無松動；測量各線圈無短路、斷路；檢查碳刷高度為21mm（標準值為不低于17mm）；整流子表面光潔，無劃傷、燒蝕痕跡；測量發電機與機體絕緣阻值為500MΩ（標準值≥20kΩ）。檢查發電機負極線固定牢靠，與機體接觸面光滑平整，無氧化燒蝕現象。拆下發電機，檢查傳動軸及花鍵套齒，無異常磨損。

2）轉換接觸器：檢查轉換接觸器插銷、接線電纜固定螺帽無松動、打火、銹蝕等異?，F象；拆卸轉換接觸器，測量接觸器內部左右線圈電阻值均為580Ω，常閉觸點阻值為0.5Ω，常開觸點阻值為∞，各項性能參數均符合技術標準。

3）濾波器：檢查濾波器電纜插頭各插釘無松動、縮針、偏斜現象，測量輸入與輸出接線柱之間電阻為0.39Ω，接線柱與殼體絕緣性良好。

4）分流器：檢查分流器安裝固定牢靠，電纜插頭各插釘無松動、縮針、擴孔現象，測量輸入與輸出接線柱之間電阻為0.47Ω，接線柱與殼體絕緣性良好。

5）調節控制保護器：檢查左調節控制保護器電纜插頭、插釘無松動，電纜上的GPE85線束外絕緣層有部分磨損，內部導線束絕緣良好，對線束磨損處進行重新包扎防護。檢查1△接線排上所有與調節控制保護器相連線路，阻值均不大于0.5Ω。檢查左右調節控制保護器負載均衡線路絕緣層良好，連線導通性能良好，與殼體絕緣性良好。

6）反流保護器：檢查反流保護器安裝固定牢靠，各接線固定良好，線路無斷絲、磨損。測量S接線柱接地良好；檢查內部線圈左右阻值匹配，測量值為430Ω；檢查常開觸點2-3接線柱阻值為∞，性能參數均符合技術標準。

7）短路保護插件及延時繼電器：檢查短路保護插件安裝牢靠，電路板上連接點無氧化銹蝕，卡槽上金屬接觸彈片彈力正常；插件板上的電阻、電容、二極管、三極管外觀無燒蝕、鼓包。檢查延時繼電器插針無彎曲變形，測量常閉觸點1-3和2-4的阻值均為0.4Ω，內部線圈阻值為380Ω，技術狀態正常。

8）二極管插件板：參照短路保護插件檢查方法，檢查二極管插件板外觀正常；測量插件板上二極管壓降值均符合規定要求，檢查其安裝方向和反向截止性能無異常，與右側二極管插件板相同部位進行對照測量，確定技術狀態正常。

9）電源控制板：測量電源控制板后側雙發電機開關控制的四根接線（EE、FF、J、Y）導通性良好，阻值均為0.45Ω；測量復位開關后的KK、G接線接地情況良好，開關功能正常。

10）電源系統線路：對左右電源系統所有接線逐根進行分段排查，發現左發電機正線與機體隔框有摩擦，但內部絕緣層和線芯未露出，重新進行包扎固定，其余線路未發現異常。

11）電源系統負載：利用地面電源車對機載設備進行通電檢查正常，用機上蓄電瓶進行通電檢查時，右側蓄電瓶接觸器開關打開后，沒有出現半邊供電現象，與正常現象不符。根據該異?，F象，對照供電線路圖冊，判斷左右匯流條之間出現非正常短接。在通電狀態下，采取逐個通斷機上用電設備斷路器的方式，最終發現5α斷路器板上的B5斷路器接線上57G二極管正負極接反。將該57G二極管恢復正確安裝方向后，再次打開右側蓄電瓶接觸器開關，飛機各設備供電正常。

4 試驗驗證

對照飛機供電系統圖冊及電源系統工作原理分析，當57G二極管反接并出現左匯流條電壓低于右匯流條電壓時，會形成自右匯流條向左匯流條的電流通路，當電壓差達到一定值時，會使左匯流條形成反流保護。為準確核查故障原因，結合試車模擬驗證飛行中57G二極管反接對電源系統的影響，具體試驗過程如下：

1）將57G二極管恢復正確安裝方向，采取間斷接通和斷開發電機開關的方式，先后4次檢查左發電機斷電后飛機均能正常并網供電；

2）將57G二極管反接，當將左發電機電壓調低至27.8V時，手動斷開左側發電機，然后按壓復位開關，發電機復位不成功，如此時將B5斷路器斷開，左發電機能正常復位供電；

3）將57G二極管恢復至正確安裝方向，按每次0.1V的幅度調低左側發電機電壓至27.2V，并間斷接通和斷開發電機開關，檢查發電機供電工作正常。

根據以上試驗過程，可判斷57G二極管反接是發電機自動斷電保護及復位不成功的主要原因。

5 故障機理分析

經綜合排查及試驗驗證，確認該機空中單發斷電故障原因為57G二極管正負極接反，造成右匯流條至左匯流條之間形成反流通道，當短路保護插件探測到逆向電壓瞬時超過某一臨界值時，RL3線圈工作，斷開發電機激磁線路，導致左發電機自動斷電。

通過查閱匯流條向起落架控制面板電路圖（見圖1）可知，PP15連接左發電機匯流條，PP12連接右發電機匯流條，共同為起落架控制和指示控制面板提供雙路供電，其中56G、57G二極管用于隔離左、右匯流條電壓的相互干擾，確保左右發電機供電獨立。當57G二極管正負極反接時，會形成由右匯流條經56G、57G二極管流向左匯流條的逆向電流回路。在飛機長期使用過程中，隨著左發電機性能下降及飛行中負載影響，當左發電機電壓低于右發電機電壓超過56G和57G管壓降之和時，電流回路會出現對左匯流條的瞬間反壓沖擊。當短路保護插件探測到該壓降值低于某臨界值時，會控制內部RL3繼電器動作，斷開發電機激磁線路，導致發電機自動斷電。

圖1 匯流條向起落架控制面板電路圖

6 措施建議

1）全面校驗機件。為防止因57G二極管反接可能導致的發電機、調節控制保護器、反流保護器等電源系統元器件內部隱性損傷，對該機電源系統相關部附件進行離位校驗，確定其性能參數符合規定后再裝機使用。

2）建立監控周期。由于電源系統隱性故障的不確定性，對該機重點監控使用一個T檢周期。期間每次飛行及地面試車時，重點檢查機上電流、電壓等相關參數，在發生告警信號跳閃、電壓電流指示不正常等現象時，應通過飛參判讀、功能檢查、性能測試等方法查明原因，確保隱患歸零。

3）嚴格性能監控。加強對該機電源系統及起動裝置的檢查，飛行中出現發電機自動斷電問題時，無論能否手動復位，均應立即返場或就近著陸；其他系統發生供電故障時，也應同步檢查飛機電源線路和起動系統工作情況。

4）加強系統整治。結合飛機線路循環整治工作，每季度開展一次電源系統線路專項檢查，及時處理導線束磨損、負極線松動等類似故障隱患，不斷研究完善電源系統地面通電和檢查程序，固化到日常檢查及維修工卡中，以提高飛機電源系統檢查維護的質量效果。