ZDP-1系列地平儀指示器故障原因研究及解決措施

■ 李波 彭永上/凌云科技集團(tuán)有限責(zé)任公司

作為指示飛機(jī)相對真實(shí)的地平線姿態(tài)角度的儀表,ZDP-1(A)地平儀指示器是飛機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。其常見故障有傾斜、俯仰指示誤差大,俯仰、傾斜指示不穩(wěn),有抖動(dòng)現(xiàn)象。

1 原因分析

ZDP-1系列地平儀指示器接收來自垂直陀螺傾斜和俯仰同步器發(fā)送的角度信號(hào),經(jīng)自身的傾斜指示伺服系統(tǒng)和俯仰指示伺服系統(tǒng)指示出相應(yīng)角度信號(hào),該伺服系統(tǒng)均為同步器傳輸系統(tǒng)[1]。指示系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

傾斜指示伺服系統(tǒng)和俯仰指示伺服系統(tǒng)接收垂直陀螺內(nèi)的同步發(fā)送器信號(hào),經(jīng)處理后指示出陀螺的真實(shí)角度。指示伺服系統(tǒng)由同步接收器、放大器、SF-8帶測速發(fā)電機(jī)的伺服電機(jī)、減速器、指示刻度盤等組成。當(dāng)飛機(jī)姿態(tài)發(fā)生變化時(shí),發(fā)送器定子和轉(zhuǎn)子間有相對轉(zhuǎn)動(dòng)而輸出姿態(tài)的電信號(hào)。由同步器伺服原理可知,上述電信號(hào)經(jīng)放大器放大后,使伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)接收器轉(zhuǎn)子同步協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)減速器帶動(dòng)相應(yīng)的傾斜和俯仰刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng),即指示相同的角度。

由此可得,傾斜、俯仰存在的指示誤差主要源自垂直陀螺的傳送誤差、測試設(shè)備發(fā)出的同步信號(hào)誤差和安裝誤差；俯仰、傾斜指示不穩(wěn)和有抖動(dòng)現(xiàn)象主要源自放大器機(jī)械傳輸部分齒輪等清潔不到位和性能不穩(wěn)定。

圖1 地平儀指示器指示系統(tǒng)原理圖

2 制定解決措施

排除安裝和產(chǎn)品修理清洗工作中人為因素,針對此故障制定對應(yīng)措施,如表1所示。

2.1 校準(zhǔn)BDP-4地平儀測試設(shè)備傳輸誤差

使用標(biāo)準(zhǔn)同步信號(hào)收發(fā)器對BDP-4地平儀設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)誤差不大于0.1?。發(fā)送器（傳感器）校準(zhǔn)方法如下：

1）將同步信號(hào)收發(fā)器的基準(zhǔn)電壓REF_H接36VA,REF_C接36VC,激磁信號(hào)置于53V。

2） 將BDP-4設(shè)備總開關(guān)“1”置于“通”。

3） 將同步信號(hào)收發(fā)器信號(hào)接收的X、Y、Z分別接在BDP-4設(shè)備指示器插頭的10、11、12上,旋轉(zhuǎn)發(fā)送器（傳感器）“8”,使同步信號(hào)收發(fā)器顯示的接收信號(hào)為0?(或最小角度值),觀察發(fā)送器（傳感器）刻度盤是否在0?。如有偏差,取出發(fā)送器（傳感器）旋鈕和蓋板,調(diào)整刻度盤使其指示為0?,裝上蓋板和旋鈕。

4） 轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)送器 “8”,分別每10?給定,同步信號(hào)收發(fā)器信號(hào)接收對應(yīng)角度,經(jīng)校準(zhǔn)后設(shè)備誤差均不大于±0.06?。圖2為同步信號(hào)收發(fā)器接收設(shè)備零位角度值。

表1 ZDP-1系列地平儀指示器誤差解決措施

同時(shí),對BDP-4地平儀設(shè)備接收器進(jìn)行校準(zhǔn),誤差不大0.1V。接收器（接受器）校準(zhǔn)方法如下：

1） 將同步信號(hào)收發(fā)器的基準(zhǔn)電壓REF_H接36VA,REF_C接36VB,激磁信號(hào)置于53V。

2） 將同步信號(hào)收發(fā)器信號(hào)發(fā)送的X、Y、Z分別接在BDP-4設(shè)備傳感器插頭的27、26、25上,通過同步信號(hào)收發(fā)器信號(hào)發(fā)送一個(gè)0?值,將交流電壓表接入BDP-4設(shè)備自動(dòng)同步器（自整角機(jī)）輸出的兩端,旋轉(zhuǎn)接收器（接受器）“11”,使交流電壓表顯示接收電壓為0V(或最小電壓值),觀察接收器（接受器）刻度盤是否在0?,如有偏差,取出接收器（接受器）旋鈕和蓋板,調(diào)整刻度盤使其指示為0?。調(diào)整好后,裝上蓋板和旋鈕。

3） 轉(zhuǎn)動(dòng)接收器（接受器）“11”,分別每10?給定,同步信號(hào)收發(fā)器信號(hào)發(fā)送對應(yīng)角度,誤差不大于0.09V。圖3為同步信號(hào)收發(fā)器發(fā)送60?角度校準(zhǔn)。

校準(zhǔn)后BDP-4地平儀設(shè)備的接收和發(fā)送誤差均能控制在±0.1?的誤差范圍內(nèi)。

圖2 同步信號(hào)收發(fā)器接收設(shè)備零位角度值

圖3 同步信號(hào)收發(fā)器發(fā)送60?角度校準(zhǔn)

圖4 指示器與全姿態(tài)組合陀螺進(jìn)行配套

2.2 地平儀指示器與全姿態(tài)組合陀螺進(jìn)行配套試驗(yàn)

地平儀指示器和全姿態(tài)組合陀螺修理結(jié)束后,進(jìn)行配套試驗(yàn),檢查指示誤差。有誤差時(shí),配套調(diào)整消除誤差。圖4為指示器與全姿態(tài)組合陀螺進(jìn)行配套試驗(yàn)。

2.3 研制FDQ-S地平儀放大器測試設(shè)備，增加放大器的檢查

俯仰、傾斜指示不穩(wěn),有抖動(dòng)現(xiàn)象,主要源自指示器內(nèi)部542B晶體管放大器性能衰減或放大倍數(shù)不符合技術(shù)指標(biāo)。研制FDQ-S地平儀放大器測試設(shè)備,對晶體管放大器放大倍數(shù)、極性、傳輸帶負(fù)載擺動(dòng)性能進(jìn)行測試,以達(dá)到深度修理的程度。

放大倍數(shù)測試原理如圖5所示。以校準(zhǔn)好的BDP-4地平儀設(shè)備為同步器信號(hào)發(fā)送源,通過R1電阻24.6kΩ、R2調(diào)節(jié)電阻2kΩ給晶體管放大器發(fā)送一個(gè)0～1.2V的可調(diào)電壓,滿足放大倍數(shù)指標(biāo)測試。

經(jīng)FDQ-S地平儀放大器測試設(shè)備檢測修理后,542B晶體管放大器放大倍數(shù)需滿足表2所示要求。如性能不能滿足要求,采用更換性能衰減的功率三極管、調(diào)整輸入端電阻等手段使晶體管放大器的放大倍數(shù)滿足指標(biāo)要求。

如圖6所示,為了消除因極性錯(cuò)誤和傳輸帶負(fù)載性能不足造成的擺動(dòng)現(xiàn)象,將指示器內(nèi)部的晶體管放大器安裝在FDQ-S地平儀放大器測試設(shè)備上,設(shè)備內(nèi)部安裝有一個(gè)與ZDP-1系列地平儀指示器同型號(hào)的SF-8伺服電機(jī),通過改變同步器信號(hào)發(fā)送角度使SF-8伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),觀察轉(zhuǎn)動(dòng)角度的方向是否正確（發(fā)送角度變大,電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),反之逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）,同時(shí)察看電機(jī)是否有擺動(dòng)現(xiàn)象。如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向極性錯(cuò)誤,則檢查更換的三極管和二極管是否有誤；如果電機(jī)有擺動(dòng),在滿足放大器放大倍數(shù)指標(biāo)要求的情況下,適當(dāng)減小放大倍數(shù)；如果電機(jī)有遲滯,在滿足放大器放大倍數(shù)指標(biāo)要求的情況下,適當(dāng)增大放大倍數(shù)。

滿足極性測試正確的情況下,傳輸帶負(fù)載擺動(dòng)性能測試無擺動(dòng)才可裝機(jī)使用。

3 總結(jié)

依據(jù)分析和解決措施,對產(chǎn)品校準(zhǔn)測試設(shè)備的發(fā)送器傳輸誤差進(jìn)行精確校準(zhǔn),在修理中對產(chǎn)品內(nèi)部放大器的放大倍數(shù)、極性測試和傳輸帶負(fù)載擺動(dòng)性能進(jìn)行測試,并與垂直陀螺進(jìn)行配套試驗(yàn),排除發(fā)送誤差。通過以上解決措施,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的深度修理,大大降低產(chǎn)品傾斜、俯仰指示誤差大和指示不穩(wěn)、抖動(dòng)等故障率。

圖5 放大倍數(shù)測試原理圖

表2 542B晶體管放大器放大倍數(shù)指標(biāo)

圖6 極性測試及傳輸帶負(fù)載擺動(dòng)性能測試原理圖

[1] ZDP-1A地平儀指示器機(jī)載設(shè)備維護(hù)手冊[Z],2005.