机载电源系统故障规律分析.pdf

96航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING2013/51 电源系统工作原理简介机载电源一般采用主交流电源子系统、直流电源子系统、机外电源子系统相互配合协调供电的设计理念。某些机型还有应急电源子系统，各子系统通过机上配电系统的汇流条分配到用电设备，保证武器、航电、飞控、动力等系统的正常工作，简要原理图见图 1。2. 电源系统常见故障类型2.1 硬件故障 硬件故障是电源系统故障的主要组成部分，它包含了电源部件故障、配电部件故障和控制部件故障等，这部分故障通过有效的监测设备、合理的检查制度可以在故障发生前进行有效的预判，减少对飞机任务的影响。2.2 软件故障随着科学技术的迅猛发展，电源系统的控制也不断向数字化变革，数字化控制衍生了机载软件类故障，此类故障必须与设计单位加强沟通，及时对软件进行改进升级，防止控制逻辑错误造成的不良影响。2.3 人为故障所有的维修工作都是与人分不开的，而由于人为因素导致电源系统故障的现象屡有发生。加强维修人员的培训，设置有效的防护措施，编写合理的作业指导书可有效减少人为差错对电源系统造成的故障。机载电源系统故障规律分析摘要：通过对机载电源系统的常见、多发故障进行总结分析，结合实际维修经验找出故障规律，以达到快速定位、准确排故的目的，为排除同类故障提供参考。关键词：故障；机载电源 Keywords：fault；airborne power 宫晓峰 蒋江涛 / 中国飞行试验研究院Analysis on Fault Rules for Airborne Power System3 典型故障分析3.1 电源部件故障飞机的电源部件主要包括主交流发电机、直流发电机、主蓄电池、变压整流器、应急交流发电机、地面电源等设备，但其故障集中在主交流发电机、直流发电机和蓄电池三个部分。1）主交流发电机主交流发电机由发动机附件机匣驱动，振动是故障产生的主要诱因。主交流发电机曾出现过空中断电、地面试车交流不转换、恒装检查窗漏油、主交流发电机无法安装等故障。典型故障 ： 飞行过程中机上主交流告警灯亮、应急动力系统启动、使用主交流发电机复位开关复位无效，但地面检查外观及相关线路良好。交流发电机功能示意图如图2 所示。经 检 查 分 析，此故障是由于主交流发电机内的电流互感器脱焊，主交流发电机控制器检测到内外互感器测量的电流不一致，发出了保护指令所致。发电机内部的电流互感器与安装在飞机电源舱的电流互感器相配合，在发电线路发生短路时进行差动保护，具有动作时间短（保护时间 60ms）的优点。这是一起由于监测线路故障导致的典型主系统故障，前期曾经发生过 3 起同类现象，作为临时措施暂时屏蔽了交流电源子系统的“差动保护”功能， 飞机在后续使用中， ?图 1 电源系统简要原理图 ?图 2 交流发电机功能示意图维 修 MAINTENANCE 97AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING2013/5航空维修与工程设计厂家在没有对系统进行优化的前提下直接恢复了交流电源子系统的 “差动保护”功能，再次导致了故障的发生。2）直流发电机直流发电机安装在飞机发动机舱内，机上发生过直流发电机空中断电、发电机轴承胶圈破裂、发电机接线柱保护盖破裂等故障。典型故障 ： 飞行过程中机上直流告警灯亮、使用直流发电机复位开关复位无效， 地面检查发电机外观有银白色金属沫。在拆下直流发电机后，检查发现发电机排气孔及飞机过渡段下部有银白色金属粉末，转动发电机的转轴，有明显的卡滞现象，将发电机立起来，转动发电机转子转轴可以流畅转动。经返厂分解，发现发电机转子转轴的固定端产生磨损，导致转轴偏离中心位置，产生摩擦。发电机转子转轴故障曾发生多起，甚至造成发电机撕裂现象。针对这一问题，建议使用高品质转轴代替原转轴，提高产品的可靠性。3）蓄电池子系统主蓄电池作为机上的主要备用电源，有着极其重要的作用。在其使用维护过程中，必须严格检查其容量，确保其在关键时刻不出现故障。曾在机上发生过主蓄电池容量不足的现象。典型故障 ： 飞机进场后因天气原因待命一小时，当再次进行准备时发现飞机舱盖无法打开，测量发现主蓄电池电压过低，由额定值下降了超过 20V。经确认，飞机进场前容量合格，飞机待命时相关电门均位于关闭位置。正常情况是，主蓄电池在飞机停机状态下向不能断电的极少负载供电，但其供电功率极小，在短时间内不会引起主蓄电池的电压下降。但此架飞机停机状态下通过电流表测量蓄电池输出电流，比其他飞机大了 5 6 倍。由此追溯，发现此现象是在航电系统更换了一台新设备后发生的。由此可得，在更换了与主蓄电池有关的设备后，需要在飞机停机状态下使用钳形电流表对主蓄电池的输出电流进行监控，确保系统工作正常。4）二次电源部件飞机的二次电源包括变压整流器、永磁机变换器、惯导专用电源等主要部件，曾出现过变压整流器输出电压不稳、惯导专用电源严重磨损等现象。典型故障 ： 地面试车的过程中，机械师在按压座舱内的发动机启动按钮后发现航电系统发生掉电现象，并且警告灯盒上的直流告警灯燃亮，提示直流电源系统故障。经检测发现变压整流器输出电压符合要求值，变压整流器无过热现象，鉴于此现象仅发生在发动机启动过程中，初步判断为变压整流器脉动超标所致。测量变压整流器的输入电压，发现三相输入中有一相输入为 0，沿相关线路进行检查，发现在一处转接插头上有两个针和孔有烧结现象，烧结后的突出点导致三相输入电源有一相不能正常连接。对故障电连接器维修后故障彻底排除。3.2 配电部件故障飞机的配电子系统包含配电盒、供电转换盒、配电装置、熔断器板等。故障点主要集中在设备内部的断路器、接触器等元件上。典型故障 ：飞机在着陆后停车时，当发动机转速小于规定值，在主交流发电机和无刷直流发电机退出后主蓄电池没有投入工作，航电系统显示画面掉电。理论上，当飞机发动机停车时，在机上电源开关没有关闭的状态下，当发动机转速小于规定值，电源控制盒会发出指令到配电装置中，控制相关接触器接通机上重要用电设备的蓄电池供电。因此可判定该故障为没有正常转换所致。将配电装置返厂检查发现，负责主蓄电池转换的接触器性能下降，更换后故障排除。3.3 控制部件故障飞机的控制部件主要有主交发控制器、直发控制器、应急发控制器、电源控制盒、地面电源监控器、地面电源控制盒等。其中主交发控制器、直发控制器、应急发控制器、电源控制盒均多次出现内部故障，导致电源系统不能正常工作 ； 地面电源监控器和地面电源控制盒也出现过故障现象导致地面电源不能正常供电。典型故障 ： 控制器部件故障。当电源系统故障时，通过航电系统的故障清单，可以查看电源系统的详细故障。当故障记录为控制器故障时，一般情况下即为控制器内部出现问题，此时可以采取维护自检测和更换控制器进行故障隔离， 若故障不再复现即可对故障进行定位。3.4 人为操作不当引发故障在飞机的使用维护过程中，人的因素起着决定性作用，但也是许多故障发生的主要因素，在电源系统维护过程中严格按照相关制度、规定进行操作，可以大大减少此类事件的发生。人为因素引发的故障一般有以下几种现象。a. 飞机停放时由于忘记关闭主蓄电池开关，导致主蓄电池容量耗尽 ；b. 使用地面电源拉动电缆时，没有把持规定位置，长期使用导致地面电源电缆插头内部电缆松动，产生短路现象 ；c. 使用地面电源时，没有检查电源品质直接上电，导致机上供电故障 ；d. 蓄电池在拆装过程中，没有