某型飛機發電機斷電虛警故障分析與改進

李 煒

國營蕪湖機械廠 安徽蕪湖 241007

1 故障概況

某型飛機發動機啟動成功后，座艙內信號盤“2號發電機故障切斷”告警燈亮，語音報2號發電機供電失效。經查，2號發電機工作性能符合要求，并未切斷供電，機上更換供電管理裝置后，告警信息消失，發生一起發電機斷電虛警故障。

2 工作機理

某型飛機的主電源為115V交流電源，主要由交流發電機、供電管理裝置、配電系統等組成[1]。供電管理裝置用于實時監控飛機供電系統的工作狀態，及時切除故障部分，進行系統重構，同時使飛機供電系統具備機內自檢測功能，提高系統的可測試性，減少維護時間。供電管理裝置主要由電源模塊(PS)、模擬量輸入模塊(AIN)、離散量輸入/輸出模塊(DIO)、主處理機模塊(CPU)、離散量輸出保持模塊和通信模塊(CIM)以及機箱等組成。

當發電機開始工作后，供電管理裝置對發電機輸出的性能參數進行監測，當參數滿足技術標準時，供電管理裝置的模擬量輸入模塊(AIN)發出電源正常信號，給到主處理機模塊(CPU)，主處理機模塊(CPU)內的電控制組件工作，將接通電源信號輸出到機上配電裝置，配電裝置啟動工作，接觸點進行轉換，將發電機輸出的電壓連接到配電系統，向機上各用電設備供電，同時斷開燈光告警信號和語音告警信號。工作原理圖見圖1。

圖1 工作原理圖

3 問題原因分析

通過圖2分析，因供電管理裝置故障導致“2號發電機故障切斷”告警燈亮，語音報2號發電機供電失效的可能原因為：模擬量輸入模塊(AIN)故障、主處理機模塊(CPU)故障，產品內部信號傳輸線路故障。主處理機模塊(CPU)故障的可能原因為：接插件故障、線路故障、電控制組件故障。

圖2 問題分析圖

打開供電管理裝置機箱蓋板后，檢查產品內部信號傳輸線路，未發現斷線、觸點虛焊、線路接觸不良等問題，排除了產品內部信號傳輸線路故障的可能。用地面檢測設備給供電管理裝置上電后，通過萬用數字表測試模擬量輸入模塊(AIN)的輸出電壓符合要求，排除了模擬量輸入模塊(AIN)故障的可能；對主處理機模塊(CPU)內的電控制組件進行加電測試，發現接觸點沒有轉換，電控制組件存在故障。

4 最小失效單元定位

根據供電管理裝置主處理機模塊(CPU)的工作原理，當供電管理裝置模擬量輸入模塊(AIN)輸出電源正常信號到電控制組件時，電控制組件的接觸點進行轉換，輸出接通電源信號至供電管理裝置對應連接器的插針，再由供電管理裝置控制機上配電裝置工作，具體見圖3。因電控制組件存在接觸點不轉換的故障，對故障的電控制組件進行失效分析，電控制組件外觀形貌見圖4。

圖3 供電管理裝置主處理機模塊(CPU)原理圖

圖4 電控制組件外觀形貌圖

4.1 性能檢測

對電控制組件進行性能檢測[2]，接觸點轉換項目檢測不合格，具體檢測情況見下表。

電控制組件性能檢測情況表

4.2 透視檢查

因電控制組件為密封組件，為了在不進行破壞性分解的情況下，檢查其內部狀況[3]，通過透視檢查設備對電控制組件進行檢查。檢查情況如圖5所示，電控制組件內部的轉接器缺失。

圖5 電控制組件透視檢查圖

4.3 PIND檢測

對電控制組件進行PIND檢測(顆粒碰撞噪聲檢測)[4]，顆粒碰撞噪聲檢測系統見圖6。檢測出現多余物脈沖見圖7，采用基于時域和頻域特征的多余物識別方法，對多余物特征參數進行提取，經識別為典型的金屬多余物信號，金屬多余物聲音信號頻譜如圖8所示。

圖6 顆粒碰撞噪聲檢測系統圖

圖7 多余物脈沖圖

圖8 金屬多余物聲音信號頻譜圖

4.4 破壞性分解檢查

為進一步檢查確認電控制組件內部故障狀況，分析具體故障原因，對電控制組件進行破壞性分解，其內部情況見圖9，中間部位為轉接器缺失，兩邊部位為固定板全部脫焊斷開。繼續檢查固定板，發現有明顯的焊接不良現象，具體見圖10。

圖9 電控制組件內部圖

圖10 固定板圖

4.5 微觀檢查

焊接不良處的微觀形貌見圖11，因結合強度不夠，導致焊點脫開。

圖11 焊點微觀形貌圖

5 處理方案

經上述綜合分析，電控制組件固定板存在原始焊接缺陷，在飛機使用的頻繁振動條件下，固定板全部脫焊斷開，導致電控制組件的轉接器脫落，進而致使電控制組件無法正常工作。

考慮到電控制組件為密封組件，即使采取透視檢查也不能有效發現固定板焊點質量情況，因此通過制作專用檢測線纜，從供電管理裝置的電連接器端口對主處理機模塊(CPU)內的電控制組件進行專項性能檢查，并研究增加了振動條件下的環境檢查項目，深化對電控制組件電氣性能以及內部結構方面的檢測。經過一段時間的措施落實及效果跟蹤，該型飛機暫未發生同類故障，進一步確保了裝備使用安全。