A320系列飞机ELAC系统(10)

A320 系列飞机 ELAC 系统 南航吉林分公司维修厂二车间 尹刚 1 引言引言 本文针对 ELAC 计算机的原理进行介绍和分析 并通过飞机故 障实例 总结出 A320 飞机机载 ELAC 计算机在飞机维护中的一些 技巧和系统排故方法 2 简介 简介 A320 系列飞机的俯仰和滚转操纵控制主要由 2 种数字式计算机 完成 ELAC Elevator and Aileron Computer 2 部 和 SEC Spoiler Elevator Computer 3 部 其中 ELAC 负责完成对 副翼 升降舵 THS Trimmable Horizontal Stabilizer 的控制 SEC 完成对扰流板 升降舵 THS 的控制 这些计算机在操纵优先 权条件控制下 通过对不同舵机的控制来操纵舵面 从而协同完成 对飞机俯仰和滚转的操纵 如图 2 1 3 ELAC 计算机介绍计算机介绍 组成 ELAC 负责升降舵 副翼和 THS 的位置控制 每一部 ELAC 计 算机都含有两个独立的通道 指令通道 COM unit 和监控通道 MON unit 这两个通道在物理上和电气上都是独立的 如图 3 1 图 2 1 飞行控制系统结构 NM5 27 93 00 0 AEM0 00 MSP CDG CPU CAN CSP CPS MAN MPU MDG MPS 12345678910 CARD NUMBER FRONT VIEW MONCOM 图 3 1 监控通道 MON unit 和指令通道 CMD unit 指令通道主要负责计算舵面的偏移指令和舵面强制同步 升降 舵 副翼 THS 监控通道主要负责检查指令的正确执行 自身也 计算出一个偏移指令 如果出现了两个通道计算的同一个舵面偏移 指令的差异 监控通道将通过开关 K10 和 K11 抑制这个偏移指令的 输出 如图 3 2 为保证软件计算的安全性 两个通道使用的计算 软件和算法是完全不同的 ANO SV CURRENT ANO SV CURRENT ANO SV CURRENT 2 ELAC 1 BYGB R ELEVATOR THS ACTUATOR L ELEVATOR ELEVATOR SERVO CONTROL SEC ELAC K10 K11 K10 SERVO CONTROL OUTBOARD SERVO CONTROL INBOARD MON COM MON MOT 1 ACTUATOR SERVO CONTROL OUTBOARD COM SERVO CONTROL INBOARD 2 MOT 2 MOT 3 K11 K10 K10 SV SEC 1 ELAC 1 SEC 1 SEC 2 ELAC 2 ELEVATORS ND5 279306 S 01 001 AD 对于每个通道 都能独立完成如下功能 接收数字输入信号 生成数字输出信号 计算功能 接收离散信号输入 生成离散信号输出 接收模拟信号输入 控制继电器状态转换 自检功能 每一个通道都能够监控接受或发射的关键信号 的失效 并且能够通过对处理器的测试和监控内部电源来 探测到内部失效 图 3 2 升降舵舵面偏移指令的执行 特别地 指令通道能够生成模拟信号输出用于驱动舵机上的电 磁阀 而监控通道没有此项功能 这两个通道之间一直通过数字式数据总线来交互数据来确认从 不同传感器来的信号 电源 ELAC1 2 的外部电源供给电路存在很大差异 在日常维护 放行飞机和排故过程中 需要充分考虑到这两部计算机电源供给的 差异 对于 ELAC1 正常情况下由 401PP 28V DC ESS BUS 供 电 当 401PP 供电电压低于 1 电瓶电压时 由 703PP 28VDC HOT BUS 供电 至少一套液压系统高压 当最后一个液压源压 力低时 2 发关车 供电继电器 35CE 继续保持接通 30 秒之后 断开电瓶热汇流条供电 如图 3 3 GREEN PRESSURE ON YELLOW PRESSURE ON BLUE PRESSURE ON 2CE1 ELAC1 401PP 28VDC ESS BUS 703PP 28VDC HOT BUS 15CE1 C B FLT CTL ELAC1 NORMAL SPLY 16CE1 C B FLT CTL ELAC1 STBY SPLY 35CE1 RLY ELAC1 BATT SPLY BREAKING 43CE PSDU ELAC1 SPLY COMPUTER POWER SUPPLY TEMPO 30s NM5 27 93 00 0 ACM0 00 对于ELAC2 正常情况下由202PP 28VDC BUS2 供电 当 202PP供电失去时 通过继电器转换到704PP 28VDC HOT BUS 供电 同时分别给ELAC1 2和SEC1限速信号 同样 当最 后一个液压源压力低时 供电继电器 35CE 37CE 继续保持接 通30秒之后断开电瓶热汇流条供电 如图3 4 图 3 3 ELAC1 供电 NM5 27 93 00 0 CCP0 00 202PP 7 5A 15CE2 7 5A 16CE2 53CE 44CE 35CE 37CE FAULT OFF ANNUNCIATOR LIGHT ELAC 2 K30 RELAYS ELAC 2 COM MON 40CE2 46CE 48CE BATT2 10CE1 BLUE HYD PRESS SW 64CE THS MOT1 SUPPLY COMPUTER POWER SUPPLY NLG NOT LOCKED UP DSI 3 RATE LIMIT DSI 53 RATE LIMIT ELAC 1 SEC 1 LGCIU 1 ELAC 2 DSI 53 RATE LIMIT 50CE DELAY AT CLOSING 30sec 5A 19CE1 DELAY AT CLOSING 250ms DELAY AT CLOSING 250ms RELAYS CLOSED AS LONG AS ONE HYD PRESSURE IS HIGH AND OPENED 30s AFTER THE LAST ONE FALLS 关于ELAC计算机模拟信号指令输出 驱动电路 对于升降舵 方向舵和THS作动器的驱动信号为模拟电压信号 输出信号原理如图3 5 此电路只存在于ELAC的指令通道 伺服活 门的电流指令的数字信号值 在ELAC内部计算得出的结果 通过一 个12比特的数 模转换器转换成模拟的电压信号 VA 通过电容和 放大器传送到输出端 VAF 在输出端通过一个电压随动电路驱动 舵机上的电磁活门作动 在这个电路中 电阻R是起到反馈调节作 用的 同时 也是一个保护电阻 防止当负载击穿短路时烧毁驱动 电路 图 3 4 ELAC2 供电 MEL的放行限制 按南航目前现行有效的MEL规定 对于机载SEC计算机在受限制的件 序号要求范围内的飞 机 ELAC故障是不能放行的 限制条件为 安装了件号为B372BAM0509 或 B372BAM0511 序号为THALES VSB B372BAM 27 024 所列序号的 SEC 的飞机 对于其它飞机 ELAC对于MEL的放行限制为 ELAC1故 障可以有条件放行而ELAC2故障是不能放行的 4 故障实例故障实例 故障现象以及处理过程 2007 年 4 月 22 日 A320 飞机出现如下警告 ELEC2 FAULT 由于航班原因当时工作者将 ELAC2 a 与 ELAC1 b 对调 故障转移 按 ELAC1 故障放行飞机 飞机回基地后 工作 反馈调节电阻 保 护电路 图 3 5 ELAC 驱动输出原理图 者将 ELAC1 位置的计算机 a 拆下 本机 ELAC2 位置的计算机 b 串至 ELAC1 位置 将一部可用 ELAC 计算机 c 安装至 ELAC2 位置 发现故障没有排除 而且故障现象变为 ELAC1 PITCH FAULT 进一步检查和测试发现有左侧绿液压系统升降舵舵 机 34CE1 相关故障信息 L G ELEV MODE VLV 34CE1 按 TSM 检查发现 34CE1 上 C 插头的 K L 两根插钉之间短路 图 4 1 图 4 2 这两根插钉对应的是 1 电磁阀 正常情况下着两根插钉之间 的电阻应该在 40 100 欧姆之间 当拆下 1 电磁阀后发现电磁阀与 舵机之间的连接处有明显的烧蚀痕迹 而且在拆下 1 电磁阀后 仍 然存在 K L 插钉之间有短路的现象 判断为线路在 34CE1 内部短 路 更换 34CE1 在更换 34CE1 之后 发现故障现象没有排除 继续检查和测试发现又出现 34CE3 左侧蓝液压系统升降舵舵机 的故障信息 而且如果多次测试 还会间断出现 34CE1 的故障信息 最后再次更换 ELAC1 计算机 b 故障现象完全消失 故障排除 3K 8A 6B 6A 12F 8B 4D 3D 3B 4B ACS 1 SPLY 1 1A 1B 2A 2B2 K0 RLY PITCH LOGIC RLY PITCH LOGIC 1 1A 1B 2 2A 2B K1 1 1A 1B 2 2A 2B K10 1 1A 1B 2 2A 2B K0 MON COM 11 12 9 10 15 16 A3 12D 10D 27 28 29 30 RLY PITCH LOGIC RLY PITCH LOGIC 1 1A 1B 2 2A 2B K1 1 1A 1B 2 2A 2B K2 K10 RLY CTL SV L ELEV K11 K20 ANO 2 R ELEV SV K21 ANO 1 L ELEV SV 1 1A 1B 2 2A 2B K11 RLY CTL SV R ELEV RLY CTL SV L ELEV 1 1A 1B 2 2A 2B K20 1 1A 1B 2 2A 2B K21 2G 2H 2J 2K 3G 3H 3J 8G 8H 8J 8K 13B 13A 13C 13D 13E 13F 14C 14D 14E 14F 2E 2D 2J 2H 7J 8J 7K 8K 10J 11E 12J 12K 14J 14K 13K 13J 12C 13C ACS 1 SPLY ANI 2 1 ANI 2 2 AA AA AB 28VDC THROUGH MON 1 2 3 4 5 6 7 8 13F 12F 12E 13E DSI 27 DSI 28 AB A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 13 14 A1 A2 3A 4A 3C 4C A4 17 18 A6 A5 6A 6D 6B 6C AD AD AE 1E 1F 1G 1H 2E 2F 2G 2H 19 20 21 22 23 24 25 26 ANI 2 1 ANI 2 2 1J 1K 10B 11B 10A 11A A8 A7 31 32 33 34 7C 9D 9C 7D ANI 3 2 ANI 7 1 ANI 7 2 ANI 3 1 13F 11F 13D 10F 11D 14A 13A 12B 12A 2D 5J 11C 12C 10C 13C 14B 13B DSI 52 DSI 51 28VDC PWR SPLY UNSD 28VDC FOR COM 35 36 A9 A10 AE RLY PITCH XDCR SPLY RLY PITCH XDCR SPLY 1A 1B 2A 2B 1 2 1A 1B 2A 2B 1 2 1 1A 1B 2A 2B2 1 1A 1B 2A 2B2 RLY CTL SV R ELEV RLY PITCH XDCR SPLY RLY PITCH XDCR SPLY RLY PITCH LOGIC WIRING DIAGRAM 27 92 17 27 93 09 27 93 11 27 93 13 27 93 15 27 93 17 27 93 19 27 93 21 27 93 23 27 93 25 27 93 29 27 93 31 K10 1 K10 2 K10 1B K10 2B K11 1 K11 2 K11 1B K11 2B K20 1 K20 1B K21 1B K21 1 K20 2 K21 2 K20 2B K21 2B K0 1A K0 2A K0 1 K0 2 K0 2B K0 1B K1 1 K1 2 K1 1B K1 2B K1 1A K1 2A K10 1 K11 1 K10 1B K11 1B K10 2 K11 2 K10 2B K11 2B K21 2 K20 2 K21 2B K20 2B K21 1 K20 1 K21 1B K20 1B K1 1 K1 2 K2 1 K2 2 K0 2A K0 1A K0 2 K0 1 K0 1B K0 2B K1 1B K2 1B K1 2B K2 2B K1 1A K2 1A K2 2A K1 2A SCH12 SCH08 27 92 SCH02 27 94 SCH08 POS XDCR COM RVDT POS XDCR COM RVDT R ELEV SOL VLV WIRING FAILED L ELEV SOL VLV WIRING FAILED POS XDCR MON RVDT POS XDCR MON RVDT POS XDCR LVDT POS XDCR LVDT MODE XDCR LVDT MODE XDCR LVDT SOL VLV ELEV L ELEV SOL VLV WIRING OK R ELEV SOL VLV WIRING OK ND5 279307 S 01 003 AC A SEC 2 2CE1 ELAC 1 83VU127 ELAC 2 27 93 ELAC 1 图 4 1 ELAC 升降舵伺服控制 1 9 SV SPLY V1 V2 SPLY V1 AB A K H J C D E D C B A SPLY MOT 2 B C C V1 SPLY F G S E K L R D A P C B SPLY V1 C B P A D R L K E F C C S G B B A A V1 SPLY V2 V1 SV SPLY A B C D E D C J H K A B 10 27 28 13 14 1 2 3 4 18 17 10 9 31 32 11 36 UNSD 10 9 33 34 12 35 9 10 29 30 15 16 5 6 7 8 18 17 SPLY MOT 2 12F 12G 13A 13B 13C 13D 14A 14B 14C 14D 9E 9F 18 17 1 2 3 4 5 6 7 9 10 AA AA AB AB SPLY 8 ANI 2 1 ANI 2 2 SPLY 27 94 COM MON 22 21 20 19 ANI 2 1 13K 13J 13H 13G 26 25 24 23 ANI 2 2 14K 14J 14H 14G 14 SV CTL 1F 1G 16 SV CTL 2F 2G 32 ANI 7 1 4D 4E 30 ANI 3 2 6D 6E 27 94 27 28 ANI 3 1 3D 3E 33 34 ANI 7 2 7D 7E 83VU127 27 94 13 15 31 29 AD AD B A H UNSD 23 24 25 26 9 10 V1 V2 SPLY V1 V2 SPLY C G H D E A B C G H D E A B UNSD V1 V2 SPLY V1 V2 SPLY SPLY 19 20 21 22 9 10 C G H D E A B C G H D E A B UNSD H AE AE WIRING DIAGRAM 27 92 17 27 93 09 27 93 11 27 93 13 27 93 15 27 93 17 27 93 19 27 93 21 27 93 23 27 93 25 27 93 29 27 93 31 B B A A B B A A 27 93 SCH08 27 94 SCH08 SCH08 27 93 SCH12 SCH07 SCH07 SCH12 SCH08 27 93 SCH08 27 94 SCH08 XDCR MON SOL VLV 1 POS XDCR COM RVDT MODE XDCR LVDT POS XDCR MON RVDT POS XDCR MON RVDT POS XDCR MON RVDT POS XDCR MON RVDT SOL VLV 1 MOD XDCR LVDT SV XDCR LVDT POS XDCR COM RVDT XDCR COM A 1CE1 SEC 1 34CE3 SERVO CTL L ELEVATOR OUTBD BLUEACTUATOR THS 34CE1 SERVO CTL L ELEVATOR INBD GREEN 49CE1 XDCR UNIT ELEV POS L 27 93 SCH08 TO ELAC 2 SEC 2 POS XDCR MON 49CE2 XDCR UNIT ELEV POS R 27 93 SCH08 TO ELAC 2 SEC 2 POS XDCR MON 34CE2 SERVO CTL R ELEVATOR INBD YELLOW ACTUATOR THS 34CE4 SERVO CTL R ELEVATOR OUTBD BLUE 2 ELAC 1 BYGB R ELEVATORL ELEVATOR SERVO CONTROL OUTBOARD SERVO CONTROL INBOARD MOT 1 ACTUATOR SERVO CONTROL INBOARD 2 MOT 2 MOT 3 ACTUATOR THS SERVO CONTROL OUTBOARD SEC 1 27 93 SCH12 SEC 1 ND5 279307 S 02 003 AB SV XDCR LVDT 图 4 2 ELAC 升降舵伺服控制 2 故障分析 如图 4 3 让我们重新看一下 ELAC 的驱动输出电路 如果 ELAC 出现故 障 造成 A 点输出电压过高 这样会导致负载或者负载的连接线因 电流过大而 烧坏 或者 ELAC 计算机正常 而 B 点接地 也会 造成负载电流过大而使负载损坏 另一种情况 如果负载击穿或者其它意外情况 造成 A B 之 间短路 会使全部电压加载在电阻 R 上 在这种情况下 如果 A B 之间的导线出现 搭地 会直接导致输出放大器或者计算机 电源因过流造成永久性损坏 直接反映现象就是 ELAC 相关故障警 告 由以上分析可以看出 负载和 ELAC 故障是可以相互影响的 而且任何一方故障都有可能会导致另一方也故障 此次故障事例可 以看到 当 ELAC2 计算机 a 故障被串至 ELAC1 位置后 导致 对应的舵机 34CE1 故障 而 34CE1 的内部短路导致新安装在此位 置的计算机 b 故障 修理报告可以证明分析的正确性 此时 同时出现了 34CE1 和计算机 b 同时故障 使工作者很难判断故 图 4 3 ELAC 驱动输出电路 障点 在排故过程中走了很多弯路 后附修理报告图 4 4 4 5 图 4 4 升降舵舵机 34CE1 修理报告 5 小结小结 a 对于任何系统故障 应该首先以 TSM 程序为主 要杜绝 排故过程中的随意性 目前 Airbus 公司对 A320 飞机的绝大部分故障给出了详 图 4 5 一部 ELAC